IVERSITÉ CATHOLIQUE DE LOUVAIN. ÉCOLE NATIONALE D'ARCHITECTURE DE TOULOUSE Laboratoire de Recherche en Architecture

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1 UNIVERSITÉ CATHOLIQUE DE LOUVAIN IVERSITÉ CATHOLIQUE DE LOUVAIN ÉCOLE NATIONALE D'ARCHITECTURE DE TOULOUSE ÉCOLE NATIONALE Laboratoire de D'ARCHITECTURE Recherche en Architecture DE TOULOUSE Laboratoire de Recherche en Architecture 3ème CYCLE EUROPÉEN ARCHITECTURE ET DÉVELOPPEMENT DURABLE 3ème CYCLE 2012 EUROPÉEN 2013 ARCHITECTURE ET DÉVELOPPEMENT DURABLE UNE APPROCHE «BIM ENVIRONNEMENTALE» EN PHASE ESQUISSE UNE APPROCHE DU PROCESSUS «BIM ENVIRONNEMENTALE DE CONCEPTION ARCHITECTURALE» EN PHASE ESQUISSE DU PROCESSUS DE CONCEPTION ARCHITECTURALE Inti BAEZA SALGUEIRO Inti BAEZA Architecte SALGUEIRO Faculté d Architecture Architecte et Urbanisme Faculté d Architecture Université du Chili et Urbanisme Université du Chili 20 septembre septembre 2013 Promoteur: Promoteur: Dr. Bernard FERRIES Dr. Bernard FERRIES Docteur en mécanique des fluides, enseignant ENSA Toulouse Docteur en mécanique des fluides, enseignant ENSA Toulouse Travail de recherche préparé au Laboratoire de Recherche en Architecture), ENSA Toulouse. Travail de recherche préparé au Laboratoire de Recherche en Architecture), ENSA Toulouse

2 Une Approche «BIM Environnementale» en Phase Esquisse du Processus de Conception Architecturale Inti Baeza Salgueiro contact : intibs@yahoo.com Promoteur : Dr. Bernard Ferries 3ème Cycle Européen Architecture et Développement Durable Université Catholique de Louvain Ecole Nationale Supérieure d'architecture de Toulouse Laboratoire de Recherche en Architecture

3 Résumé La phase initiale du processus de conception architecturale est fondamentale dans la définition des caractéristiques environnementales d un bâtiment, du fait que des choix effectués lors de cette étape conditionneront fortement ses performances futures. La phase d étude d esquisse, impliquant seulement 20-25% des frais de conception engagés, détermine à elle seule autour de 70-80% des impacts environnementaux et des coûts d'opération (Krygiel & Nies, 2008). Le Building Information Modeling (BIM) est une méthodologie de conception et gestion architecturale qui facilite la conduite du processus de projet tout au long de son cycle de vie grâce à un modèle central construit progressivement, contenant toutes les informations du bâtiment. Appliqué dans la phase esquisse, son potentiel principal réside dans la capacité à soutenir une exploration et évaluation rigoureuse des esquisses préliminaires (Eastman et al., 2011). En vue de ses avantages que permet le BIM en ce qui concerne le travail collaboratif, la génération de données quantitatives et l interopérabilité avec des outils tiers d analyse, l objectif principal de ce travail consiste à explorer les possibilités qu'offre la méthodologie BIM pour l intégration de la dimension environnementale du développement durable dans la phase esquisse du processus de conception architecturale. La méthodologie de travail appliqué a consisté dans un premier temps en une révision bibliographique des spécificités de la phase esquisse, des caractéristiques, fonctionnalités et capacités de la méthodologie BIM, et des problématiques propres à l interopérabilité et à la réalisation d analyses environnementales dans les phases amont. Posterieurement, une étude sur les outils d évaluation des performances environnementales des bâtiments BREEAM et LEED, a permis d identifier un ensemble de critères pouvant être abordés dans la phase esquisse et gérés à travers le BIM. Les activités et les échanges d information impliqués dans le traitement de chacun d entre eux ont été décrits aussi bien graphiquement (cartes de processus) que textuellement (contenu des échanges). L intégration des flux de travail propres à chaque critère dans le cadre d un environnement BIM constitué d un ensemble d outils pertinents aux tâches à réaliser, a permis de traiter chacun d entre eux à travers les fonctionnalités internes de la plateforme Revit 2013 et de l interopérabilité avec l outil d analyse ArchiWIZARD. L obtention des indicateurs pertinents a pu être entièrement automatisée pour cinq des critères traités, et partiellement automatisés pour les cinq restants. Ces résultats confirment qu il est viable, grâce à la méthodologie BIM, d intégrer une approche environnementale du processus de conception à partir de la phase esquisse du projet. Mots-clés : Building Information Modeling, BIM, phase d étude d esquisses, critères environnementaux de conception, travail collaboratif, process map, exchange requirements. v

4 Abstract The first stage of an architectural design process is crucial into defining the building s environmental features since decisions taken during this phase will strongly influence their future performances. The schematic design stage, involving only 20-25% of design fees, determines about 70-80% of environmental impacts and operating costs (Krygiel & Nies, 2008). Building Information Modeling (BIM) it s an architectural design and management methodology enabling the conducting of building s design process throughout their entire life cycle thanks to a central model developed progressively, repository of the entire building s information. During schematic design stage its main potential resides into his ability to enable accurate exploration and assessment of design options (Eastman et al., 2011). Considering the advantages allowed by BIM in relation to collaborative work, production of quantitative data and interoperability with third-party analysis tools, the main objective of this research is to investigate the possibilities opened by BIM methodology in the integration of the environmental dimension of sustainability into the schematic stage of architectural design process. The work methodology involves, firstly, a bibliographic review about defining features of the schematic stage, the mains characteristics, functionalities, and capabilities of BIM methodology and issues concerning interoperability and environmental analysis in the early stages of design. Afterwards, through the study of building environmental performance assessment tools BREEAM and LEED, a set of environmental criteria able to be applied into the schematic stage and managed by BIM have been identified. The activities and the information exchanges involved where describe both graphically (process maps) and textually (exchanges requirements) for each case. The integration of each criterion s workflow into the framework of a BIM environment constituted by a group of tools pertinent to the tasks to be achieved, has allow to handling each one by means of internal functionalities of Revit2013 BIM platform and by interoperability with ArchiWIZARD analysis tool. The obtainment of pertinent indicators has been entirely automatized for five of the design criterion, and partially automatized for the five remaining. These results demonstrated that it s possible, due to BIM methodology, to integrate an environmental design approach from schematic stage of an architectural project. Keywords: Building Information Modeling, BIM, early design, environmental design criteria, process map, exchange requirements vi

5 Resumen La fase inicial del proceso de concepción arquitectónica es fundamental en cuanto a la definición de las características medioambientales del edificio por cuanto las decisiones tomadas durante esta etapa condicionarán de manera importante su posterior desempeño. La fase esquemática, implicando solamente un 20-25% de los costos de diseño involucrados, condiciona alrededor de un 70-80% del impacto medioambiental y del presupuesto de la operación (Krygiel & Nies, 2008). Building Information Modeling (BIM) es una metodología de diseño y gestión arquitectónica que facilita la conducción del proceso de proyecto durante su ciclo de vida gracias a un modelo central desarrollado progresivamente, que almacena la totalidad de la información del edificio. Aplicada en la fase esquemática, su potencial principal reside en la capacidad de respaldar une exploración y evaluación rigurosa de los bosquejos preliminares (Eastman et al., 2011). En relación a las ventajas que permite BIM en cuanto a trabajo colaborativo, a la producción de información cuantitativa y a la interoperabilidad con herramientas de análisis, el objetivo principal del presente trabajo consiste en explorar las posibilidades que ofrece la metodología BIM para la integración de la dimensión medioambiental del desarrollo sustentable en la fase esquemática del proceso de concepción arquitectónica. La metodología de trabajo aplicada, consistió, primeramente, en una revisión bibliográfica sobre las especificidades de la fase esquemática, las características, funcionalidades y capacidades de la metodología BIM y de las problemáticas propias a la interoperabilidad y la realización de análisis medioambientales en las fases iniciales del proyecto. Posteriormente, un estudio sobre los sistemas de evaluación del desempeño medioambiental de edificios BREEAM y LEED, permitió identificar un conjunto de criterios factibles de ser abordados en la fase esquemática y administrados a través BIM. Las actividades e intercambios de información implicados en el tratamiento de cada uno de ellos fueron descritas tanto grafica (mapas de proceso) como textualmente (requerimientos de los intercambios). La integración de los distintos flujos de trabajo correspondientes en el marco de un medioambiente BIM, conformado por un conjunto de herramientas digitales adecuadas para las tareas a realizar, permitió tratar cada uno de ellos por medio de las funcionalidad de la plataforma BIM Revit 2013 y la interoperabilidad con el programa de análisis ArchiWIZARD. La obtención de los indicadores pertinentes pudo ser automatizada de manera integral para cinco criterios, y parcialmente automatizada para los cinco restantes. Estos resultados confirman la viabilidad, gracias a la metodología BIM, de la integración de un enfoque medioambiental del proceso de concepción a partir de la fase esquemática de proyecto. Palabras clave: Building Information Modeling, BIM, fase esquemática, criterios medioambientales de diseño, trabajo colaborativo, process map, exchange requirements. vii