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Paris se prépare pour le futur en imaginant le métro de demain

PARIS, FRANCE // Revit / Navisworks / AutoCAD / Civil 3D / 3ds Max

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Le groupe d'ingénierie français SYSTRA optimise la planification de ses projets et réduit les coûts de l'extension du métro grâce au BIM.

Avec 2,4 millions d'habitants, Paris est l'une des villes européennes les plus étendues et les plus animées. Elle fut aussi l'une des premières à se doter d'un réseau métropolitain, mais avec 1,5 milliard de passagers par an, un important programme de modernisation et d'extension a dû être mis en place. Pour que le métro parisien puisse continuer à répondre à la demande de ses usagers, la Société du Grand Paris (SGP) a lancé le Grand Paris Express (GPE), l'un des plus grands projets d'infrastructure réalisés dans une ville européenne, dont le but est de transformer le deuxième plus grand réseau métropolitain d'Europe.

Extension du métro

Pour mener à bien cet ambitieux projet, la SGP s'est notamment appuyée sur le groupe d'ingénierie et de conseil international SYSTRA, dont le siège social se trouve à Paris. Ayant déjà travaillé sur de gros projets d'ingénierie ferroviaire, SYSTRA a été sélectionné pour concevoir les infrastructures linéaires, les tunnels et les superstructures surélevées, mais aussi pour assurer la coordination avec les autres partenaires.

Impliquant plus de 120 personnes rien que dans l'équipe de projet, le Grand Paris Express devrait ajouter 200 km de tunnels et de voies, 68 stations souterraines et aériennes et cinq sites de maintenance d'infrastructure. Comme le projet s'inscrit dans un environnement urbain dense, la construction impliquera non seulement des stations et des sites de maintenance, mais également des développements verticaux, tels que des bureaux et divers projets immobiliers. De plus, les stations deviendront des foyers de développement urbain, ce qui permettra de lancer d'autres initiatives dans chaque zone.

Sylvie Cassan, responsable du développement et du déploiement du BIM en France chez SYSTRA, explique : "L'extension du métro parisien est l'un des plus vastes projets d'infrastructures réalisés en France depuis des années. Grâce aux progrès des technologies BIM, nous avons là une occasion fantastique d'exploiter de nouveaux outils pour innover et réduire les coûts. En deux ans, nous allons doubler la taille d'un réseau qui a mis 100 ans à atteindre sa taille actuelle."

 

Gare de Saint-Maur - Créteil, image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA et de l'Agence Nicolas Michelin et Associés.

«L'accompagnement de l'équipe Autodesk Customer Success nous a permis de créer une base normalisée performante en nous appuyant sur la grande expérience d'Autodesk dans ce domaine. Nous intégrons à nos standards BIM le savoir-faire et les processus éprouvés qui ont été développés au cours de ces dernières années chez SYSTRA, entreprise leader en matière d'innovation dans le domaine des infrastructures ferroviaires. Ces normes vont assurer un avantage concurrentiel à SYSTRA à l'heure de l'accélération du numérique dans le secteur ferroviaire.»

—Eric Pruvost, Directeur de la stratégie BIM, SYSTRA

 

Elimination des obstacles

Le Grand Paris Express est le premier exemple d'utilisation du BIM (Building Information Modeling) dans le cadre d'un superprojet de réseau métropolitain en France. Tous les membres du consortium dirigé par SYSTRA (ingénieurs, agences d'architecture intégrées et partenaires d'architecture indépendants) ont choisi de manière proactive d'utiliser le BIM, même si les autorités n'avaient imposé aucune obligation dans ce domaine.

Plusieurs stations du Grand Paris Express sont souterraines ; il s'agit de structures d'une grande complexité technique soumises à des contraintes structurelles strictes. Ces stations mesurent entre 14 et 36 mètres de long en sous-sol et 75 % de leur structure se situe en dessous de la surface. Les contraintes structurelles liées à la construction souterraine, notamment concernant le support structurel élémentaire, ont dû être adaptées pour créer des stations conviviales et assurer la sécurité requise. Il a également fallu tenir compte des superstructures à construire par-dessus certaines stations.

Dans ce projet, le BIM a facilité les échanges de données, notamment entre la conception de génie civil avec AutoCAD Civil 3D et la conception architecturale avec Autodesk Revit. Il a également permis d'améliorer les conceptions et la coordination 3D. Avec ce projet, SYSTRA a étendu son utilisation du BIM, auparavant limitée à Revit et à Navisworks : le groupe l'utilise désormais dans Civil 3D pour la conception d'infrastructures ferroviaires. Le BIM a démontré ses performances dans la gestion de l'alignement des voies, des équipements, du système hydraulique, des lignes électriques aériennes et des télécommunications, tout en assurant la liaison avec l'architecture, la structure et les services MEP.

Gare de Saint-Maur (Créteil). Image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA.

"Ce qui rend ce projet unique, c'est la collaboration au sein d'une équipe étendue d'architectes et d'ingénieurs issus de multiples secteurs et spécialisés dans divers domaines. Pour bon nombre des membres de l'équipe, travailler sur des projets d'infrastructures dans un environnement collaboratif basé sur le BIM constituait une grande nouveauté. Avant même que le projet commence, nous avons donc dû faire face à un niveau de complexité imprévu. Le BIM nous a considérablement aidés à surmonter ces difficultés et à nous concentrer sur la réalisation du projet."

—Sylvie Cassan, Responsable du développement et du déploiement du BIM, SYSTRA

 

L'accompagnement de l'équipe Autodesk Customer Success

Dans le cadre de ce projet, SYSTRA a bénéficié des services fournis par l'équipe Autodesk Customer Success sur divers aspects du projet. Tout d'abord, la mise en oeuvre du BIM pour la conception des stations de la ligne 15. SYSTRA et Autodesk ont pu ainsi définir la gouvernance, les processus et les technologies nécessaires pour les éléments critiques de la maquette BIM (notamment pour la création de modèles, production de dessins, révision des conceptions et coordination 3D). L'équipe a par la suite aidé SYSTRA à établir une solide base technologique pour la partie conception d'infrastructure du projet.

"Dans le secteur ferroviaire, la conception technique implique la gestion de systèmes complexes englobant plusieurs disciplines (génie civil, stations, MEP, signalisation et conception de voies, par exemple). Pour nous, il était très important d'intégrer les interactions entre ces différents domaines dans nos processus BIM, afin d'obtenir une vision globale de la gestion des ressources. L'accompagnement de l'équipe Autodesk Customer Success nous a permis de créer une base normalisée performante en nous appuyant sur la grande expérience d'Autodesk dans ce domaine. Nous intégrons à nos standards BIM le savoir-faire et les processus éprouvés qui ont été développés au cours de ces dernières années chez SYSTRA, entreprise leader en matière d'innovation dans le domaine des infrastructures ferroviaires. Ces normes vont assurer un avantage concurrentiel à SYSTRA à l'heure de l'accélération du numérique dans le secteur ferroviaire." Eric Pruvost, Directeur de la stratégie BIM, SYSTRA.

Parallèlement, Autodesk s'est impliquée dans trois autres initiatives clés pour faciliter le déploiement du BIM au niveau de l'entreprise chez SYSTRA. Tout d'abord, Autodesk a permis aux parties prenantaes internes de conclure un accord sur les objectifs ainsi que le plan d'action à suivre pour la transformation globale nécessaire à une bonne intégration du BIM chez SYSTRA. Par ailleurs, Autodesk les a aidés à mettre en place une structure adaptée aux standards BIM d'entreprise. Enfin, pour que les responsables puissent exploiter tout le potentiel du BIM, Autodesk a développé une série d'outils d'accompagnement destinés à faciliter les changements organisationnels nécessaires : notamment des webcasts de formation, une évaluation de l'infrastructure informatique et une évaluation de leur niveau de maturité BIM.

"Nous sommes heureux de collaborer avec SYSTRA, groupe leader dans le secteur de l'ingénierie ferroviaire, pour partager notre expertise en matière de mise en oeuvre du BIM, via les services Customer Success d'Autodesk. La transformation numérique de SYSTRA lui a permis de renforcer son avantage concurrentiel et d'améliorer ses processus de collaboration dans l'ensemble de la chaîne de valeur ferroviaire : ingénierie, construction et opérations." Fabrice Dreneau, Directeur des services Customer Success, Autodesk.

Gare de Saint-Maur (Créteil). Image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA

Site de maintenance des infrastructures à Vitry. Image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA.

Réalisation du projet dans les délais

 

La collaboration basée sur le BIM a joué un rôle primordial dans l'accélération de la réalisation du projet, l'amélioration de la qualité et la réduction des surcoûts pour les différents intervenants du GPE. En phase de conception préliminaire avancée, le modèle en cours d'élaboration était partagé toutes les semaines pour garantir que toutes les parties prenantes utilisent la dernière version. En phase de conception détaillée, les modèles des différentes disciplines étaient synchronisés en temps réel. Cette nouvelle méthodologie BIM a nécessité une phase de familiarisation, mais elle a permis d'obtenir une conception solide et une collaboration bien plus étroite.

Le BIM a également permis à SYSTRA de simplifier la transition entre les premières étapes du projet jusqu'aux plans d'exécution en créant et en automatisant des workflows de production fiables basés sur le BIM. Ainsi, les ingénieurs pouvant effectuer des modifications dans le même modèle que les concepteurs et architectes, le contrôle de version s'en est trouvé amélioré et les erreurs au-delà de la phase esquisse ont diminué. Cette simplification s'appuie sur des fonctionnalités, telles que les gabarits et le catalogue d'objets principal, pour la remodélisation et le remplacement cohérent des objets modélisés dans plusieurs sous-projets. Par exemple, l'équipe MEP a créé un modèle de stations de métro spécifique contenant les propositions de cavités et creux structurels que les ingénieurs en génie civil devaient réviser. Ce modèle collaboratif a pu être mis à jour en temps réel avec de nouvelles métadonnées (propriétés des matériaux ou niveau de résistance au feu, par exemple) et des géométries enrichies.

Gare de Saint-Maur (Créteil). Image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA

Gare de Saint-Maur (Créteil). Image publiée avec l'aimable autorisation de SYSTRA.

La conception du site de maintenance grâce au BIM collaboratif a permis d'évaluer la capacité des outils d'échange de données et l'interopérabilité entre Revit et Civil 3D : la conception collaborative est devenue plus fiable et les délais en phase de construction ont pu être respectés. Les supports de communication ont pu être extraits directement du modèle numérique pour obtenir une représentation directe du projet, permettant ainsi des gains de temps supplémentaires.

Le BIM a également permis d'améliorer la collaboration entre les architectes et les ingénieurs. Les coûts en génie civil associés aux stations souterraines représentent en moyenne 70 à 80 % des coûts totaux de la structure. Grâce au modèle 3D, la conception a été optimisée, ce qui a permis de réduire le volume total des stations et le coût des murs de soutènement moulés. L'utilisation plus efficace de l'espace souterrain a réduit les excavations et les déblais produits, généré des économies supplémentaires et limité l'impact sur l'environnement dû au transport des déblais excédentaires.

"Grâce aux maquettes BIM, nous avons optimisé notre production lors de toutes les phases du projet. La réduction du volume des stations en est l'exemple parfait : les temps d'excavation ont diminué, nous avons réduit les déchets et l'espace souterrain limité a été employé plus judicieusement"

—Sylvie Cassan, Responsable du développement et du déploiement du BIM, SYSTRA

 

Autre défi spécifique au Grand Paris Express : le client exigeait des modifications successives du travail planifié, en fonction des nouvelles estimations de flux passagers, et modifiait fréquemment les spécifications de taille et d'emplacement des ascenseurs et des escaliers mécaniques. Grâce au modèle BIM, l'impact de ces exigences sur la conception globale pouvait être déterminé rapidement, ce qui a entraîné des gains de temps considérables. De plus, le métreur-vérificateur pouvait travailler directement sur le modèle BIM pour estimer les quantités, ce qui a permis de simplifier la planification par vagues successives et de produire des estimations plus rapides et plus fiables des coûts structurels.

Prochaines étapes

Avec l'adoption du BIM, le déploiement des modèles SIG collaboratifs s'est accéléré grâce à l'incorporation des données, telles que les études de bâtiment et les métadonnées géotechniques. La visualisation 3D globale s'est donc améliorée, les modèles et études analytiques basées sur les données géoréférencées sont coordonnés et cohérents. Bientôt, le BIM pourra communiquer avec les modèles SIG. Ces données pourront ensuite être exploitées pour l'analyse des risques d'affaissement dans les bâtiments situés près des stations.

De plus, avec les modèles BIM numériques, SYSTRA peut générer des vues 2D et 3D pour informer et consulter les résidents et les partenaires institutionnels impactés par les futures stations. Ayant également intégré le modèle BIM à ses modèles d'aménagement du territoire, la SGP dispose d'une vue à 360 degrés des stations dans leur contexte urbain. Ces modèles contextuels permettent de montrer aux résidents à quoi la station ressemblera une fois construite, pour promouvoir la compréhension et l'approbation du public concerné, dans le cadre d'études d'impact. Ils s'avèrent très importants pour SYSTRA, car ils montrent les avantages qui peuvent être tirés de travaux de construction parfois longs.

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