Innover dans l’inspection des ponts grâce au BIM et à GAMMA AR pour une gestion des infrastructures plus sûre
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Problème : Les inspections traditionnelles de ponts produisent souvent des données incohérentes et dispersées, ce qui complique la tenue de registres 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 documentaires 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 afin d’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 de renforcer la sécurité et l’efficacité à l’échelle mondiale.
Les inspections de ponts sont essentielles à la sécurité et à la longévité des infrastructures.
Malheureusement, les méthodes traditionnelles manquent souvent de cohérence dans les données, ce qui rend difficile la compilation et la tenue de registres complets.
Au Brésil, qui compte plus de 137 000 ponts, ce problème souligne le besoin de nouvelles méthodologies.
Conscients de cet enjeu, les chercheurs de l’Universidade Federal de Viçosa (UFV) ont mis au point un flux de travail innovant intégrant la réalité mixte (MR) et la modélisation des données du bâtiment (BIM).
Leur objectif était d’améliorer la précision de la documentation et de rationaliser les inspections visuelles, afin de constituer un historique 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 tels qu’Isabele Rocha Castellano et d’autres, s’est associée au Département national brésilien des infrastructures de transport (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 technologique et riche en données, capable d’améliorer la documentation des inspections et le suivi des pathologies du pont tout au long du cycle de vie de l’ouvrage.
Optimiser la documentation des ponts grâce au BIM et à la réalité mixte
Les méthodes d’inspection visuelle standard peuvent produire des données incohérentes selon les différents formats de médias, ce qui complique les registres de maintenance des ponts.
L’approche de l’équipe de l’UFV combine le BIM et la MR 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 MR superpose des informations numériques aux structures physiques pour faciliter la documentation en temps réel.
Ce flux de travail permet aux inspecteurs d’interagir avec une représentation 3D du pont riche en données, 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 des retards et des imprécisions », a déclaré la Dre Martins. « En intégrant la réalité mixte via GAMMA AR, nous voulions optimiser le processus, en le rendant non seulement plus rapide et plus sûr, mais aussi plus précis dans la capture et la documentation des dommages. »
Étapes méthodologiques et intégration technologique
L’inspection du viaduc Coimbra I a validé la nouvelle méthodologie, qui s’appuie 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 utilisé comme base pour une intégration BIM plus poussée.
- Création du modèle BIM : À l’aide d’Autodesk Revit, l’équipe a créé un modèle BIM en intégrant des données géométriques issues de relevés 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 parfaitement à notre flux de travail BIM. Son utilisation de formats de fichiers à standard ouvert comme l’IFC et le BCF le rendait idéal pour le niveau d’interopérabilité dont nous avions besoin. C’était la solution parfaite pour faire progresser nos objectifs de recherche. »
- Première inspection sur site et alignement du modèle : Lors de la première inspection, l’équipe a utilisé GAMMA AR pour aligner le modèle BIM sur le viaduc en définissant des points de référence, tels que le pilier P8. Cet alignement a permis aux inspecteurs de documenter des observations structurelles, notamment de fines fissures et des éclats de béton (dommages de surface et dégradation), directement sur le modèle numérique. « GAMMA AR nous a aidés à relever un défi majeur, 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 souligné : « L’adoption généralisée de la RA dans les infrastructures pourrait considérablement améliorer 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 représentent une menace pour la sécurité publique. »
- Deuxième inspection et validation des données : L’inspection de suivi a utilisé GAMMA AR pour confirmer les données de dommages enregistrées précédemment, en s’appuyant sur l’outil de mesure de l’application pour évaluer l’étendue des petits problèmes structurels et vérifier l’emplacement des pathologies au sein du modèle BIM. Cette dernière étape a validé l’exactitude des données documentées et renforcé l’utilité de la méthodologie intégrée MR-BIM pour la planification de la maintenance future.
Résultats et potentiel d'une application à grande échelle
En centralisant la documentation dans un modèle BIM enrichi par la MR, 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 permis un large partage de données en temps réel, optimisant à la fois la précision et l’efficacité.
- Précision accrue de la documentation : La réalité augmentée a permis aux inspecteurs de superposer les dommages directement sur le modèle BIM du pont, fournissant des enregistrements 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 registres d’inspection à jour.
- Sécurité renforcée : La possibilité de réaliser des inspections avec des tablettes a réduit le besoin d’accéder physiquement à des zones difficiles ou en hauteur, diminuant les risques pour les inspecteurs sans sacrifier la couverture.
L'avenir du BIM et de la MR dans la gestion des infrastructures
Cette étude démontre que l’association du BIM et de la RA via des outils tels que GAMMA AR offre une approche prometteuse pour les inspections de ponts, en particulier pour documenter les pathologies structurelles tout au long du 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 technologique des infrastructures.
Les progrès des appareils compatibles MR, comme les tablettes équipées de LiDAR, pourraient faire des méthodologies BIM et MR 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.