NOUVELLE TECHNOLOGIE DU BÂTIMENT : QUELLES IMPLICATIONS ?

L’architecture du futur

Découvrez à quoi ressemblera l’architecture du futur selon notre étude consacrée à ce sujet

Télécharger le livre blanc

eBook

[Cet article fait l’objet de mises à jour régulières.]

Le sujet de la nouvelle technologie du bâtiment est vaste et en constante évolution. Nous allons ici dresser un bilan des technologies du bâtiment et des matériaux innovants les plus avancés et demandés du secteur. Leur intégration actuelle dresse déjà une esquisse de la construction du futur.

Caractéristiques de l’industrie

Le secteur de la construction est souvent critiqué pour son conservatisme excessif, sa standardisation et bureaucratie trop prononcée. Cependant, il n’est pas facile d’y mettre en œuvre les technologies les plus récentes à cause des exigences de conformité et de sécurité du secteur. En effet, chaque technologie du bâtiment doit avoir une base normative, être normalisée et auto-rémunérée ; les coûts de développement doivent donc être bien encadrés, et l’amortissement doit être significatif et durable. Toute technologie du bâtiment nécessite une conception et un contrôle qualité soigneux, ainsi qu’une formation adéquate du personnel ; tout ceci entraîne une charge de travail supplémentaire pour l’équipe de projet.

Technologie du bâtiment : les avantages

Pourtant, l’intégration des nouvelles technologies dans l’industrie de la construction s’est récemment dynamisée. Cette tendance est notamment motivée par la croissance des villes, des populations et des économies, ainsi que par la révolution des communications à l’ère du BIG DATA. Par conséquent, la technologie du bâtiment a pris un nouveau tournant et une place prépondérante dans les discussions.
En outre, la vitesse même du développement technologique conduit à une numérisation à grande échelle du secteur de la construction. L’application des technologies de l’information est déjà un enjeu de compétitivité. Les innovations dans le domaine de la construction modifient le chantier et augmentent les bénéfices, tout en permettant de remporter des appels d’offres.
Ce sont désormais les innovations qui permettent de mettre en œuvre la demande du client avec une efficacité maximale, apportant ainsi des avantages économiques et améliorant la compétitivité des entreprises de construction.

Les technologies modernes de construction les plus populaires

#1: Le BIM

Le BIM (Building Information Modeling) est la dernière grosse technologie du bâtiment majeure développée. Elle permet non seulement de modéliser virtuellement un bâtiment, mais offre aussi une représentation numérique complète des caractéristiques physiques et fonctionnelles d’un objet. Le BIM prend en compte la construction, bien sûr, mais aussi l’équipement, la gestion, l’exploitation d’un objet, les perspectives de réparation ou de démolition ; en d’autres termes, le BIM couvre l’ensemble du cycle de vie d’un objet. Tous les éléments entourant la conception sont pris en compte et synthétisés dans un seul et même projet. Si un élément ou un ajout est supprimé ou remplacé, l’ensemble du modèle est recalculé avec cette correction.

Grâce au BIM, la maquette virtuelle permet aux spécialistes de :

• Identifier tous les problèmes et incohérences
• Confirmer les avantages de l’installation
• Partager le modèle entre tous les participants au projet
• Effectuer des ajustements
• Calculer un devis
• Contrôler le processus de travail
• Anticiper les risques de la construction future
• Calculer les ressources

La technologie BIM permet également de réduire :

• Les coûts des matériaux
• Les erreurs dans les projets
• Les délais

Le travail peut être réalisé à l’aide d’un appareil mobile, permettant ainsi un contrôle adéquat à toutes les étapes, par exemple en utilisant PlanRadar. Une telle solution simplifie grandement la gestion et le contrôle des processus de construction et optimise ainsi le résultat.

Aux États-Unis, environ 72 % des entreprises de construction utilisent le BIM pour réaliser des économies substantielles sur les projets. Au Royaume-Uni, depuis 2016, tous les projets de construction sont tenus d’utiliser le BIM au niveau 2. En France, depuis 2017, le gouvernement a utilisé le BIM pour construire un demi-million de logements. En Espagne, le BIM est obligatoire dans les projets d’infrastructure depuis 2019. L’Allemagne a mis en œuvre l’utilisation du BIM dans tous les projets d’infrastructure depuis 2020. Les pays du Benelux utilisent également fréquemment cette technologie.

#2 : Les services « Cloud » et technologie du bâtiment mobile

Le modèle BIM utilise le Cloud pour échanger des données et des informations en temps réel. Le Cloud peut contenir une grande variété d’informations et d’outils segmentés, que ce soit pour les architectes ou les gestionnaires de projet. Ces éléments sont également disponibles à tout moment pour les participants au projet à partir d’un appareil mobile – la coopération en est grandement simplifiée.

Les services Cloud offrent :

• Une grande mobilité. Toutes les informations sont accessibles depuis n’importe quel appareil doté d’une connexion Internet
• Un stockage d’informations et une puissance de calcul illimités
• Une adaptabilité en fonction des besoins du projet de construction – il n’y a plus de superflu et la productivité ne chute pas
• Des services abordables – construire sa propre infrastructure informatique est beaucoup plus coûteux que de faire appel à un fournisseur de services Cloud
• Un accès instantané aux informations de tous les participants au projet, de toute l’équipe
• La simplification de la communication et de la collaboration en temps réel
• La possibilité de gérer plusieurs chantiers de construction sans perdre en qualité, le Cloud aidant alors à la synchronisation
• Une réduction des coûts de bureaux – l’hébergement sur des serveurs tiers élimine le besoin d’en entretenir un
• Une protection maximale des données

#3 : L’Intelligence Artificielle

L’intelligence artificielle (IA) est une technologie du bâtiment imitant les fonctions cognitives humaines : résolution de tâches et de problèmes, reconnaissance d’images, d’objets et apprentissage. En particulier, le Machine Learning est un domaine de l’IA reposant sur la collecte de données statistiques, sur la base desquelles sont tirées des conclusions.
La technologie du bâtiment ne pourra pas se passer du Machine Learning et de l’IA. En fait, il s’agit d’un assistant invisible qui analyse des téraoctets de données et trouve les problèmes. Cela peut être aussi routinier que de filtrer les informations inutiles ou, à l’inverse, de rechercher des données spécifiques. Les programmes basés sur l’IA sont utilisés pour :

1. L’analyse prédictive

• Prédire les menaces à la sécurité en fonction des données antérieures
• Reconnaître les attributs et les éléments importants du chantier de construction
• Contrôler le chantier, notamment le nombre de personnes sur le site et le respect des EPI

2. La planification et la conception du projet

• Les données collectées et modélisées permettent d’éviter les dépassements de budget
• Le suivi et l’atténuation des risques, la définition des priorités

3. Mécanismes robotiques, automatisation des processus

• Réalisation d’opérations courantes, simples mais fastidieuses sur le chantier, en remplacement de la main-d’œuvre humaine
• Optimisation du travail lorsqu’une productivité élevée est requise

#4 : Les objets connectés

Cette technologie du bâtiment est étroitement liée au Cloud et à l’IA. En effet, l’IdO (Internet des objets) est inefficace sans analyse et algorithme de collecte de données. Dans la construction, l’IdO est une aide sérieuse pour résoudre un certain nombre de problèmes. Avec une variété de capteurs sur le site de construction, la gestion du projet devient plus efficace, et le processus de construction devient plus sûr et plus optimisé.
Les experts prévoient que d’ici 2024, la part de marché de l’IdO dans la construction atteindra 16,8 milliards de dollars. Quels sont les avantages de cette technologie ?

• Augmentation de la productivité

Souvent, les entreprises mènent plusieurs projets en différents endroits, et il est important de surveiller le cycle de vie de chacun d’eux et de respecter les délais. Des capteurs recueillent des données sur le chantier, puis elles sont traitées par un logiciel et donnent à l’entrepreneur une image complète de la situation de travail. Cette technologie aide à contrôler les projets à grande échelle, en réduisant le temps et le coût de résolution des tâches.

• Sécurité/Sûreté

Les blessures et les décès sont un problème constant sur les chantiers de construction modernes. L’IdO permet de réduire considérablement les risques et de prévenir les blessures.
Les capteurs sur les vêtements des ouvriers, sur le chantier et dans les matériaux de construction permettent de suivre le mouvement des personnes dans les zones, les substances dangereuses dans l’air, les violations de stockage, les conditions d’urgence, et bien plus encore. Les capteurs sur les matériaux de construction peuvent également prévenir les vols.

• Gestion des ressources

L’IdO permet également d’optimiser les coûts de maintenance des installations et de l’approvisionnement en ressources. Des capteurs intelligents permettent de suivre la consommation d’électricité, d’eau ou de carburant et d’optimiser ce poste de dépenses. Les données sont collectées automatiquement et résumées globalement ; il est ainsi possible d’anticiper les livraisons, remplacement, réparations ou de faire une maintenance préventive.
Une récente étude du McKinsey Global Institute évalue à 160 milliards de dollars les économies qui pourraient être réalisées en mettant l’IdO en œuvre dans les domaines de la construction et de l’exploitation minière. Le potentiel de l’internet des objets ne sera libéré dans la construction que dans les années à venir, car la numérisation globale du secteur avance très rapidement.

#5 : La réalité virtuelle et augmentée

Parmi les nouvelles technologies de l’architecture et de la construction, la réalité virtuelle (VR) mérite d’être soulignée. Elle permet de reproduire un monde “réel” dans un environnement numérique, en utilisant des photos, des rendus et des vidéos à 360°. Les capacités de cette technologie permettent de naviguer dans un environnement numérique réaliste, où il est également possible d’interagir avec les objets en temps réel. La réalité augmentée permet déjà de superposer des éléments numériques dans un environnement réel, complétant ainsi le modèle final.
La VR donne encore plus d’intégrité et de globalité à un objet virtuel, car les informations numériques “prennent vie” avec les informations physiques. La réalité virtuelle permet de renforcer les modèles multidimensionnels à grande échelle. C’est une expérience spéciale à la première personne qui ajoute des solutions plus professionnelles et apporte un jugement d’expert. Elle transforme la façon dont les infrastructures sont construites en général.

Cette technologie permet de :

• Tester de nouvelles conceptions viables dans des conditions proches du réelle
• Suivre les progrès
• Identifier les problèmes aux premiers stades de la construction
• Explorer des structures complexes depuis le terrain

#6 : Drones, exosquelettes…

Malgré la tendance au remplacement du travail humain dans la construction, le travail manuel prévaut toujours et constitue parfois la seule option de productivité. Malheureusement, le chantier de construction est un environnement trop mobile et en évolution rapide où les robots sans IA adaptée n’ont pas leur place : après tout, ils se contentent de fonctionner selon un algorithme donné. Mais la construction adopte progressivement des solutions intelligentes, notamment l’utilisation de drones. Cette technologie a bien d’autres applications immobilières et commerciales que la simple photographie aérienne d’objets.

Les drones sont utiles afin de :

• Contrôler la sécurité d’un chantier : les sites sont surveillés à l’aide de caméras et les zones dangereuses sont ainsi identifiées. Il n’est plus nécessaire de surveiller personnellement le chantier, mais des personnes peuvent être envoyées immédiatement afin de résoudre d’éventuels problèmes
• Livrer des matériaux sur le site, ce qui réduit le nombre de véhicules
• Augmenter la vitesse et la qualité des travaux de routine
• Démolir certains éléments de construction à la fin d’un projet. C’est une solution assez lente, mais moins chère et plus sûre
• Assurer la sécurité du site. Le vol est hélas omniprésent en construction, les robots peuvent donc être utilisés pour réduire les coûts.

Les exosquelettes robotisés accéléreront le travail et la productivité sur les chantiers tout en améliorant la sécurité et les conditions de travail pour les ouvriers, car la force d’une personne portant un tel “costume” est multipliée, tandis que le travail est beaucoup plus sûr.

#7 : La modélisation 3D

Cette technologie existe depuis longtemps dans l’industrie de la construction, mais n’a été que récemment généralisée.
Le marché de l’impression 3D de béton dans le secteur de la construction devrait connaître une croissance de 58 millions de dollars d’ici 2024.
Cette technologie du bâtiment est stimulée par la demande accrue de ce type d’impression dans la construction : productivité élevée et facilité de création de structures de complexité variée. L’obtention de blocs de construction finis (murs, dalles) ou d’autres composants directement sur le chantier réduit non seulement le coût de production, mais aussi les coûts de logistique et de personnel. Grâce à la technologie d’extrusion en modélisation 3D, il est possible de créer des éléments à partir de différents matériaux – béton, géopolymère, ciment, gypse et argile.

Avantages des technologies :

• Vitesse
• Précision (minimum d’erreurs)
• Conceptions variées
• Hautes performances
• Economie de coûts de transport et de personnel
• Respect de l’environnement

Un avenir particulier est prédit à l’impression 3D du béton. Il existe déjà des solutions durables et évolutives de modélisation 3D en béton de divers objets (BAM, le centre d’impression 3D d’éléments structurels en béton aux Pays-Bas). En Russie, la société Apis Cor. d’Irkoutsk a mis au point en 2017 une imprimante 3D spéciale lui permettant de créer une maison entière. L’avantage de l’imprimante 3D russe est qu’elle est capable d’imprimer la maison de manière polaire, sans rails comme les autres imprimantes 3D, et n’a donc pas besoin de surfaces planes pour un travail précis. De plus, elle prépare elle-même les proportions du mélange de matériaux.

#8: Le Big Data

Conjointement à d’autres technologies avancées, le Big Data permet d’optimiser les processus de construction. D’énormes quantités de données et d’informations diverses peuvent être structurées et analysées, ce qui permet d’obtenir certains modèles et informations factuelles pouvant servir à réduire les coûts, anticiper les risques et prévoir l’efficacité de certains travaux. Par “Big Data”, on entend des faits, des données et des informations diverses provenant non seulement de personnes, mais aussi de divers capteurs, systèmes et programmes. Avec l’IA (Intelligence Artificielle), le MO (Machine Learning) et l’IdO (Internet des Objets), ces données deviennent un outil de gestion important. Il est possible d’identifier des modèles de conditions météorologiques ou climatiques (et d’autres conditions) sur un site de construction proposé pour calculer le meilleur moment pour commencer la construction et prédire le bon fonctionnement du projet. De même, l’analyse de l’ensemble des données permet de tirer des conclusions prédictives importantes sur la faisabilité de certains travaux, et de réduire les coûts en optimisant ou en remplaçant le scénario initial.

#9 : Les Doubles Virtuels (Digital Doppelgangers)

Les doubles virtuels sont des copies numériques exactes d’objets physiques, comme des bâtiments ou des villes. Cette technologie du bâtiment va de pair avec le BIM, ou du moins en comporte des éléments. Cependant, la principale différence entre les deux est que le double virtuel a pour objectif de simuler l’interaction d’une personne avec l’environnement et un objet. Le double virtuel d’un objet physique donne des informations sur l’état actuel des écosystèmes créés, des infrastructures et sur la façon dont ils affectent les utilisateurs.
Le modèle informatique intègre les informations dans un environnement unique, accessible à tous. Le modèle BIM est généralement statique, tandis que le double virtuel est dynamique et évolue dans le temps. Ils offrent la possibilité de tester différents scénarios et menaces – l’impact des catastrophes naturelles, différentes urgences – les incendies ou l’effondrement d’un élément en utilisant la simulation. Sur la base du modèle BIM, le double virtuel peut “expérimenter” ces scénarios en intégrant différents blocs d’informations. La fonction prédictive du double virtuel est donc primordiale. Les problèmes éventuels ou, au contraire, la certitude que l’objet sera capable de résister aux charges prévues permettent aux constructeurs d’éviter les dépenses excessives, d’optimiser les processus et de procéder à des ajustements dès les premières étapes.

#10 : Le Blockchain

Dans la construction, les blockchains sont mises en œuvre sous la forme de contrats intelligents, agissant comme un “administrateur” pour toutes les parties au contrat : le protocole numérique du contrat intelligent est déployé sur le réseau en blockchains.
La technologie blockchains servait à l’origine aux transactions en crypto-monnaies, mais sa garantie de sécurité et de transparence peut servir efficacement un processus à plusieurs parties comme la construction. L’un de ses points positifs est qu’elle n’implique pas d’intermédiaires comme les bases de données standards : les informations sont échangées entre les utilisateurs finaux sans ordinateur central. Les systèmes de pair à pair sont eux-mêmes des serveurs et sont connectés via internet.
La chaîne de blocs est une information numérique stockée dans une base de données transactionnelle publique (bloc) qui est contrôlée par des systèmes informatiques pair-à-pair ou vérifiée par un réseau d’ordinateurs (chaîne).
Chaque dispositif de la chaîne contient différents types d’informations, comme la preuve d’une transaction financière bancaire, un contrat, un titre de propriété ou une authentification. La sécurité des données de la chaîne de blocs est contrôlée par chaque participant à la chaîne, qui est responsable de sa part de protection des informations avec une signature numérique. Le contournement d’un acteur tiers tel qu’une banque assure un échange rapide et sécurisé des informations. La décentralisation des opérations, où la responsabilité et la garantie sont attribuées aux acteurs de la chaîne, est le principal avantage de la chaîne de blocs.
Un contrat intelligent est un type de protocole numérique déployé sur un réseau en chaîne de blocs afin de remplir des conditions contractuelles. Plusieurs acteurs sont impliqués dans la construction, tels que des entreprises, sous-traitants et fournisseurs. Toutes les données du projet sont stockées dans un endroit centralisé, à l’aide duquel le chantier est suivi et géré. Cependant, avec l’aide de la technologie en chaîne de blocs, les données du projet peuvent être suivies et traitées plus efficacement en temps réel, sans l’intervention d’un tiers. La technologie en chaîne de blocs assure la transparence du processus de construction, le rendant ouvert et rationalisant le flux de travail du projet. En outre, elle facilite la collaboration et la prise de décision en temps voulu, ce qui minimise les risques et évite les litiges.
La plateforme en chaîne de blocs simplifiera des processus tels que :

• Le paiement
• L’achèvement des transactions
• L’inspection des bâtiments/installations
• La transparence et la sécurité des processus
• Le règlement des litiges

D’une manière générale, la chaîne de blocs réduit la fragmentation des processus, permet de suivre chaque étape d’un projet et d’allouer les ressources d’une meilleure manière.
En fait, il s’agit d’une technologie qui peut concurrencer directement les solutions SaaS actuelles basées sur le cloud.

Nouveaux matériaux et technologie du bâtiment moderne

Des matériaux de haute technologie capables de stocker la chaleur et ayant des caractéristiques d’auto-restauration sont déjà utilisés. En outre, il existe des matériaux spéciaux qui rendent les maisons capables de nettoyer l’air de la pollution. Les matériaux de construction modernes bénéficient d’alternatives étonnantes grâce aux nouvelles technologies, et un grand nombre de start-ups produisent des matériaux de construction avancés capables de résoudre divers problèmes.
Les matériaux présentés ci-dessous font partie des plus prometteurs et des plus demandés à l’avenir en construction.

#1 : Bois

C’est l’un des matériaux les plus respectueux de l’environnement. Les nouvelles technologies améliorent sa résistance et sa durabilité, sans perdre de vue les normes écologiques.
La technologie du bâtiment scandinave de construction de maisons en bois est déjà largement connue dans le secteur. Mais il existe également une technologie purement russe – la création de maisons à dôme en bois sans clous. La charge de la structure est maintenue par des joints avec une fermeture spéciale. L’assemblage d’un dôme à l’aide de cette technologie est similaire à celui d’un Lego pour enfants.
L’Autrichien Naturi utilise également le bois. L’aspect principal de la technologie est l’empilement vertical des poutres de bois, ce qui résout le problème du rétrécissement, de l’isolation thermique et de la fiabilité structurelle.
En s’inspirant de l’idée d’une poutre composite de Naturi, la société russe TWIN BEAM a proposé sa solution – une poutre multicouche permettant de choisir l’épaisseur des parois, une bonne isolation acoustique et thermique et sans aucun retrait. Les blocs creux en bois sont également une alternative intéressante afin de maintenir la chaleur du bâtiment tout en respectant l’environnement.
Dans la construction moderne, on utilise également la technologie CLT, basée sur le collage croisé de couches multidirectionnelles de panneaux de bois sous pression. Il s’agit d’une nouvelle technologie pour les constructions de grande hauteur. À Londres, un bâtiment de 9 étages et de 30 mètres de haut a été construit à l’aide de panneaux de bois à cinq couches.

#2 : Béton

Un grand nombre de technologies sont appliquées au béton.
La société canadienne CarbonCure Technologies a trouvé le moyen d’utiliser les émissions de CO2 nocives des grandes usines dans la production de blocs de béton, en fixant le dioxyde de carbone au cours du processus. Le béton devient plus écologique et plus fonctionnel : l’absorption du dioxyde de carbone est une condition idéale pour un éco-matériau.
Béton auto-régénérant
Le béton lui-même est un matériau cassant. Mais dès que l’on ajoute à la formule du béton un minéral spécial des coquillages (la nacre), qui confère aux coquillages leur élasticité, le béton en récupère certaines caractéristiques. En outre, il devient plus léger, et son élasticité augmente de manière significative. Ces qualités sont idéales pour les maisons situées dans des zones sismiques.
Béton pliable
Le béton pliable a été développé par des scientifiques de l’Université de Swinburne. La technologie permettant de créer ce type de béton repose sur l’ajout de cendres volantes, un déchet industriel courant. Grâce à ce polymère composite dans la composition du béton, le nouveau matériau présente une résistance à la flexion 400 fois plus élevée. La production de ce type de béton est également respectueuse de l’environnement.

#3 : Briques

Le développement le plus célèbre est celui des Cool Bricks imprimées en 3D, qui possèdent leur propre système de refroidissement. En raison de la porosité des briques, un flux d’air traverse les pores, qui sont saturés d’humidité, et celle-ci s’évapore et refroidit. Les briques sont simplement remplies d’eau – il suffit de verser de l’eau sur le mur. Un tel matériau est économe en énergie dans les pays chauds.
Récemment, une brique capable de produire de la lumière a été développée sur le marché. Les briques intelligentes recouvertes de polymère PEDOT peuvent être elles-mêmes une source d’énergie et être utilisées pour l’éclairage de secours.

Pour aller plus loin : 17 nouveaux matériaux qui transforment la construction

Résumé

Il est évident que la numérisation à grande échelle et la mise en œuvre des technologies BIM dans le secteur de la construction vont progresser. La technologie du bâtiment permet en effet d’améliorer l’efficacité d’une construction tout en réduisant les délais et les coûts, ce qui répond à une demande prioritaire du marché. Par conséquent, la construction devient intelligente non seulement dans la conception informatique, mais aussi dans le processus direct de création de l’objet, en utilisant des robots, l’impression 3D, des capteurs, des matériaux et des technologies intelligentes. Enfin, les nouvelles technologies auront certainement une incidence sur les bénéfices de l’activité de construction, puisqu’elles visent à optimiser toutes les étapes du projet, des études techniques à l’exploitation.

• Architecture
• Construction
• Tendances & Innovation