Des inspections de ponts innovantes avec le BIM et GAMMA AR pour une gestion des infrastructures plus sûre
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Problème : l’inspection traditionnelle des ponts produit souvent des données incohérentes et dispersées, ce qui complique la tenue de dossiers complets et la garantie de la sécurité des infrastructures.
Impacts : ces défis concernent les plus de 137 000 ponts du Brésil ainsi que les ponts du monde entier, où les lacunes de documentation peuvent entraîner des retards de maintenance, des risques pour la sécurité et des coûts plus élevés à long terme.
Solution : des chercheurs de l’Universidade Federal de Viçosa (UFV) ont mis au point un flux de travail associant le BIM à GAMMA AR pour améliorer la collecte de données en temps réel et une documentation précise sur site.
Résultats : la nouvelle méthodologie optimise les inspections, améliore la précision des données et offre un modèle centralisé pour la maintenance des ponts, avec le potentiel d’accroître la sécurité et l’efficacité à l’échelle mondiale.
Les inspections de ponts sont essentielles à la sécurité et à la longevité des infrastructures. Malheureusement, les méthodes traditionnelles pèchent souvent par un manque de cohérence des données, ce qui rend difficile la compilation et la tenue de dossiers complets. Au Brésil, avec plus de 137 000 ponts, ce problème souligne le besoin de nouvelles méthodes. Conscients de cela, des chercheurs de l’Universidade Federal de Viçosa (UFV) ont mis au point un flux de travail innovant intégrant la réalité mixte (RM) et le Building Information Modeling (BIM). Leur objectif était d’améliorer la précision de la documentation et de rationaliser les inspections visuelles, afin de créer un relevé plus complet de l’état des ponts au fil du temps.
L’équipe, dirigée par la Dre Ana Carolina Pereira Martins avec des co-chercheurs dont Isabele Rocha Castellano et d’autres, s’est associée au Département national de l’infrastructure des transports du Brésil (DNIT) pour tester sa méthodologie. Elle s’est concentrée sur le viaduc Coimbra I, choisi pour sa proximité avec l’UFV. L’objectif de l’étude était de valider une approche riche en données et résolument technologique, capable d’améliorer la documentation des inspections et le suivi des pathologies des ponts tout au long du cycle de vie de l’ouvrage.
Simplifier la documentation des ponts grâce au BIM et à la réalité mixte
Les méthodes standard d’inspection visuelle peuvent produire des données incohérentes selon les formats de médias, ce qui complique les dossiers de maintenance des ponts. L’approche de l’équipe de l’UFV combine le BIM et la RM pour résoudre ces problèmes de documentation. Le BIM sert de modèle numérique dynamique de l’ouvrage, capturant la géométrie et l’historique de l’état du pont, tandis que la RM superpose des informations numériques aux structures physiques pour prendre en charge la documentation en temps réel. Ce flux de travail permet aux inspecteurs d’interagir avec une représentation 3D riche en données du pont, en capturant les détails structurels directement sur site.
« Actuellement, les inspections de ponts reposent souvent sur des formulaires, des rapports et des photos, ce qui disperse les données entre différents formats et supports, entraînant retards et imprécisions », a déclaré la Dre Martins. « En intégrant la réalité mixte via GAMMA AR, nous voulions optimiser le processus, le rendant non seulement plus rapide et plus sûr, mais aussi plus précis pour capturer et documenter les dommages. »
Étapes méthodologiques et intégration technologique
L’inspection du viaduc Coimbra I a validé la nouvelle méthodologie, en s’appuyant sur des recherches antérieures avec la modélisation par nuage de points. Le nuage de points initial, qui fournit un modèle numérique haute résolution, a été créé lors d’une étude précédente et a servi de base à l’intégration BIM ultérieure.
Création du modèle BIM : à l’aide d’Autodesk Revit, l’équipe a créé un modèle BIM en intégrant des données géométriques issues de levés par UAV (véhicule aérien sans pilote). Ce modèle numérique a permis aux inspecteurs de documenter systématiquement les détails et les pathologies du pont pour un suivi à long terme.
Intégration avec GAMMA AR : le modèle BIM a ensuite été importé dans GAMMA AR, une solution de réalité augmentée qui superpose des modèles numériques aux structures physiques via des tablettes ou des smartphones, facilitant la collecte de données sur site. La Dre Castellano a déclaré : « Après avoir testé divers outils, GAMMA AR s’est distingué par sa capacité à s’intégrer correctement à notre flux de travail BIM. Son utilisation de formats de fichiers ouverts comme l’IFC et le BCF le rendait idéal pour le niveau d’interopérabilité dont nous avions besoin. Il correspondait parfaitement à l’avancement de nos objectifs de recherche. »
Première inspection sur site et alignement du modèle : lors de l’inspection initiale, l’équipe a utilisé GAMMA AR pour aligner le modèle BIM sur le viaduc en définissant des points de référence, comme la pile P8. Cet alignement a permis aux inspecteurs de documenter des observations structurelles, dont de petites fissures et des éclats de béton (dommages de surface et détérioration), directement sur le modèle numérique. « GAMMA AR nous a aidés à résoudre un défi majeur lié à l’inspection de zones difficiles d’accès, en nous permettant de visualiser et de documenter les dommages à distance et en toute sécurité », a expliqué la Dre Castellano.
Analyse et documentation des dommages : une fois la première série de données recueillie, l’équipe est retournée au bureau pour examiner et intégrer les résultats dans le modèle BIM à l’aide de Revit et du plugin BCF Manager. Les données capturées, organisées en familles paramétriques, servent désormais de référentiel numérique de l’historique de l’état du pont. La Dre Martins a noté : « L’adoption généralisée de la RA dans les infrastructures pourrait améliorer considérablement la sécurité publique en permettant des inspections plus fréquentes et plus approfondies. Elle réduit les risques pour les travailleurs, accélère les décisions de maintenance et garantit que les dommages peuvent être détectés tôt, avant qu’ils ne menacent la sécurité publique. »
Deuxième inspection et validation des données : l’inspection de suivi a utilisé GAMMA AR pour confirmer les données de dommages précédemment enregistrées, en utilisant l’outil de mesure de l’application pour évaluer l’ampleur des petits problèmes structurels et vérifier l’emplacement des pathologies dans le modèle BIM. Cette dernière étape a validé l’exactitude des données documentées et renforcé l’utilité de la méthodologie intégrée RM-BIM pour la planification de la maintenance future.
Résultats et potentiel d'application à grande échelle
En centralisant la documentation dans un modèle BIM enrichi par la RM, le flux de travail a amélioré l’accès aux données et résolu les incohérences propres aux méthodes traditionnelles. Le nouveau flux de travail a réduit la saisie manuelle des données et pris en charge un vaste partage de données en temps réel, optimisant à la fois la précision et l’efficacité.
Précision documentaire accrue : la réalité augmentée a permis aux inspecteurs de superposer les dommages directement sur le modèle BIM du pont, fournissant des relevés précis et cohérents pour référence future.
Accès aux données et efficacité accrus : grâce à la synchronisation en temps réel avec le bureau, l’équipe a rationalisé les flux de travail, réduisant les erreurs et améliorant l’accès à des relevés d’inspection à jour.
Sécurité renforcée : la possibilité de réaliser des inspections avec des tablettes a réduit le besoin d’accès physique à des zones difficiles ou en hauteur, diminuant les risques pour les inspecteurs sans sacrifier la couverture.
L'avenir du BIM et de la RM dans la gestion des infrastructures
Cette étude démontre que combiner le BIM et la RA à l’aide d’outils comme GAMMA AR offre une approche prometteuse pour les inspections de ponts, en particulier pour documenter les pathologies structurelles sur le cycle de vie d’un pont. Le succès de ce projet laisse entrevoir des applications plus larges au Brésil et au-delà, avec une intégration possible dans les systèmes de gestion des ponts (BMS) pour une approche cohérente et centralisée de la maintenance des infrastructures. Soutenu par le DNIT et publié dans la revue Automation in Construction (DOI : 10.1016/j.autcon.2024.105775), le projet du viaduc Coimbra I illustre un modèle évolutif de gestion des infrastructures axée sur la technologie. Les progrès des appareils compatibles RM, comme les tablettes équipées de LiDAR, pourraient faire des méthodologies BIM et RM une norme mondiale, offrant une gestion des infrastructures plus sûre, plus fiable et plus économique.
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¹ Source des images 1 à 4 : Martins, A.C.P., Castellano, I.R., César Júnior, K.M.L., Franco de Carvalho, J.M., Bellon, F.G., de Oliveira, D.S., & Ribeiro, J.C.L. (2024). « BIM-based mixed reality application for bridge inspection. » Automation in Construction, Volume 168, Part A, 105775. Elsevier.