Enveloppe géométrique du bâtiment, la maquette 3D / BIM est une représentation intérieure et extérieure de celui-ci et des équipements qui le composent.
En fonction de l’utilisation finale de la maquette, il s’agira de définir le niveau de détail (Level Of Detail, ou LOD) des différents lots et objets qui la composent.
Selon les besoins d’un projet, une maquette 3D peut intégrer des objets représentant :
- La structure intérieure (sols, murs, poteaux et poutres) et extérieure (murs, portes, fenêtres et toitures) du bâtiment ;
- Le Corps d’État Architectural : portes, fenêtres, cloisons et toitures ;
- Les réseaux et terminaux (CVC, Électricité, Plomberie et SSI) ;
- Des équipements industriels (machines, lignes de production).
Chaque objet ou lot peut faire l’objet d’une modélisation à un niveau de détail particulier, et surtout, adapté aux usages finaux de la maquette.
Dans cet article, nous vous proposons une base solide concernant les différents LOD et leurs usages. Pour autant, celle-ci ne reste que le fruit de notre expérience. Cette base permet d’orienter correctement nos projets BIM, en gardant une certaine flexibilité sur la modélisation tout en proposant un cadre clair pour nos clients et partenaires.
Et si vous souhaitez approfondir cette notion, nous ne pouvons que vous recommander notre Guide Pratique : « Différencier les niveaux de détails (LOD) : illustrations et explications ».
Quelques définitions pour comprendre la notion de LOD
Qu’est-ce qu’un niveau de détail (LOD) ?
Le niveau de détail, plus connu sous l’acronyme Anglais de LOD (Level Of Detail) correspond à la précision géométrique d’une maquette numérique, caractérisée par la précision des objets 3D qui la constituent. Par extension, cette richesse géométrique permet d’obtenir un niveau de renseignement plus ou moins élevé afin de l'adapter aux spécificités d’un projet.
Le concept de LOD a été introduit par l’AIA (American Institute of Architects) en 2008. Il vise à standardiser un niveau de spécifications de référence et à fluidifier les échanges dans les projets de modélisation. Parallèlement, le niveau de détail est également un moyen de quantifier l’information minimale nécessaire pour un certain usage.
Les LOD 100, 200, 300, 400 et 500 sont les cinq principaux niveaux de LOD ayant été établis, allant du standard le moins détaillé au standard le plus riche. Au-delà d'obtenir une modélisation cohérente avec son projet, déterminer un LOD permettra de :
- Lever les ambiguïtés de rendu avec son prestataire de modélisation ;
- obtenir une modélisation cadrée par des spécifications précises ;
- optimiser les coûts de modélisation en fonction de son besoin ;
Alors que des groupements structurent et norment cette nomenclature de niveau de détail (nous pouvons notamment penser au Plan BIM 2022 en France), celle-ci n’est toujours pas officiellement légiférée.
Level Of Detail ou Level Of Information ?
Le terme « Level Of Information » est de plus en plus employé, notamment lorsqu’il s’agit d’un projet BIM (Building Information Modeling). Celui-ci n’a pour autant pas vocation à remplacer le terme Level Of Detail, mais plutôt à faire référence aux informations non-graphiques rattachées aux objets 3D. Ainsi, des données relatives à la résistance d’un matériau ou aux dernières opérations de maintenance d’une ligne de production peuvent apparaître dans la maquette.
À eux deux, le LOD et le LOI forment ce que l’on nomme le « Level Of Development », réduit à l’acronyme « LODs ». Ce standard renvoie ainsi aux niveaux de détails géométriques et informatifs de la maquette numérique.
Les différents niveaux de LOD
LOD 100
Le LOD 100 correspond au niveau de détail géométrique le plus bas. Ainsi, une modélisation au LOD 100 représente l’enveloppe des objets avec des volumes simples.
Les maquettes de ce niveau de détail restent très abstraites et approximatives, les usages associés sont donc assez limités. Une maquette au LOD 100 peut être utile pour une simple étude de pré-conception, pour conceptualiser une idée ou mener une étude de faisabilité basique ne nécessitant qu’une représentation « grossière » des volumes du bâti.
À l’échelle d’un projet de rénovation ou de construction, on se situe alors dans les phases de faisabilité et d’esquisse (EXQ).
LOD 200
Au LOD 200, le modèle BIM est considéré comme un modèle de conception simple. Les objets restent génériques, la position, l’orientation, la forme et la taille des objets géométriques restent approximatifs et inadaptées pour des usages complexes. Parallèlement, des spécifications comme les caractéristiques des matériaux ne sont pas intégrées.
Dans le cadre d’un projet de construction ou de rénovation, une maquette au LOD 200 sera très souvent suffisante en phases d’APS (Avant Projet Sommaire) ou d’APD (Avant Projet Définitif). En effet, ce niveau de détail permettra de fournir une proposition technique à un projet, notamment en ce qui concerne l’architecture générale, ou concernant l’estimation du volume de travaux et de coûts associés.
Parallèlement, nous constatons également que le LOD 200 est approprié aux usages de simulations d'implantation lorsqu’il s’agit d’un bâtiment tertiaire ou de plateaux de bureaux.
LOD 300
Les objets modélisés au LOD 300 offrent une géométrie plus précise. À la différence du LOD 200, on considère que la taille des objets 3D est juste. Les objets 3D ne sont pas des objets fournis par un fabricant, mais le responsable de modélisation se sera appliqué à produire des objets aux dimensions du réel.
Au-delà de la précision des objets, une modélisation au LOD 300 peut impliquer l’ajout d’informations aux objets BIM comme les types de matériaux utilisés, la distinction entre l’intérieur et l’extérieur de la paroi, ou des précisions concernant le rôle des murs et de la structure (porteuse, ou non-porteuse).
Les objets placés dans la modélisation ont un design bien plus riche, une orientation, des dimensions et un emplacement précis. L’ensemble devient donc un référentiel dont le niveau de détail est suffisamment élevé pour mettre en place des projets d’aménagement ou de simulations plus complexes. À noter que la texture d'un objet peut être ajoutée (comme ci-dessous, où la texture de parquet sur la dalle est marquée), mais cela reste une variable de personnalisation supplémentaire.
Ainsi, dans le cadre d’une construction / rénovation, c’est à partir du LOD 300 qu’une maquette sera exploitable en phase PRO, EXE, DET et AOR. Ces étapes devant s’appuyer sur des données techniques représentatives du bâtiment.
LOD 400
Dans un niveau de détail LOD 400, le nombre, la taille, la forme et l’orientation des objets doivent être mesurables directement dans le modèle. Les murs, cloisons, dalles et plafonds sont modélisés de manière à ce que les différentes couches qui les composent soient également détaillées.
La finalité de ce niveau de détail est de fournir des référentiels géométriques suffisamment enrichis et précis pour la fabrication de l’objet. Ce standard devient ainsi un référentiel adéquat au stade de construction d’un bâtiment.
Le LOD 400 est régulièrement favorisé au LOD 300 en phases de PRO, EXE, DET et AOR.
LOD 500
Le niveau de détail LOD 500 est égal à celui du LOD 400, cependant l’ensemble des éléments modélisés doivent avoir été vérifiés sur le terrain, après la construction ou la rénovation du bâtiment. Cette vérification peut notamment passer par un scan 3D du bâtiment, dont le nuage de point généré et représentatif du réel sera confronté à la maquette numérique pour la mettre à jour si nécessaire.
Ainsi, on obtient une modélisation « as-built » du bâtiment, un véritable support durable pour exploiter le potentiel de la maquette BIM de son actif.
Zoom sur les niveaux de détail des réseaux et terminaux
La modélisation des réseaux
Lorsque la modélisation implique de représenter les réseaux (Électricité, CVC, Plomberie ou SSI), ces derniers sont majoritairement représentés aux LOD 200 ou LOD 300, et rarement au LOD 400. Les différences entre ces LOD se jouent principalement sur l’ajustement des réseaux par rapport au nuage de points.
À noter qu’aux LOD 500 (voire même dès le LOD 400), des objets fournisseurs seront utilisés, alors qu’aux LOD 200 et LOD 300 ce sont des objets REVIT qui seront utilisés.
La modélisation des terminaux
En ce qui concerne la modélisation des terminaux, ils seront modélisés en appliquant les règles suivantes :
- Au LOD 200, ils seront représentés par une forme volumique simple.
- Au LOD 300, la taille, la position et l’orientation des terminaux devront être précis, et l’ensemble des éléments visibles modélisés.
- Au LOD 400, ce sont des objets fournisseurs qui seront utilisés.
Pour en savoir plus au sujet de la modélisation des réseaux et terminaux, nous vous invitons à découvrir notre article dédié à ce sujet.
Zoom sur les niveaux de détail des équipements industriels
En ce qui concerne la modélisation des équipements industriels, ceux-ci seront également modélisés à un niveau de détail défini :
- Au LOD 100 : ils seront modélisés sous la forme de bounding box simples (parallélépipèdes rectangles) représentatifs d’un volume.
- Au LOD 200, les équipements industriels sont représentés à l’aide de bounding box géométriques, (assemblage de plusieurs parallélépipèdes) représentant plus précisément la forme et l’encombrement de la machine.
- Au LOD 300, les différents composants extérieurs des machines seront modélisés de manière précise, hors le boulonnage.
- Au LOD 400, les machines industrielles sont des modèles numériques transmis directement par le fabricant lorsque c’est possible.
Pour un usage de simulation d’aménagements simples, les LOD 200 et LOD 300 seront souvent suffisants. À l'inverse, pour des usages de GEM impliquant une modélisation fine et l’ajout d’informations aux objets, les LOD 300 et LOD 400 seront favorisés.
Combiner différents niveaux de détails
Tous les objets d’une maquette numérique ne doivent pas obligatoirement proposer le même niveau de détail.
Au contraire, définir le niveau de détail des différents lots d’objets en amont d’une modélisation permet d’optimiser les coûts et délais de production d’une maquette, tout en proposant un livrable adapté à l’usage final.
Par exemple, une maquette 3D utilisée pour simuler l’implantation de machines sur un site industriel pourrait contenir :
- Une architecture modélisée au LOD 200
- Des lignes de productions au LOD 400, intégrant les objets BIM des équipements fournis par les fabricants pour obtenir une précision fine sur des éléments clés pour la simulation d’implantation.
Autre exemple, un bureau d’études fluides pourrait tout à fait exploiter une maquette composée d’une structure architecturale au LOD 200, et de réseaux et terminaux fluides modélisés au LOD 400.
Plus la maquette numérique sera détaillée, plus les coûts de modélisation seront élevés et plus les fichiers à exploiter seront lourds. Chaque projet a sa finalité, un niveau de LOD élevé n’est donc pas toujours la solution proposant le meilleur retour sur investissement. C’est pourquoi il est nécessaire d’étudier en amont les besoins des différentes parties prenantes qui collaboreront autour de la maquette numérique du bâtiment afin d’arriver à un rendu parfaitement exploitable.
Définir le LOD de son projet de modélisation, ce qu’il faut retenir :
Pour conclure, Même si le LOD retenu pour un projet reste propre à l’usage de la maquette et des besoins exprimés en interne, certains usages classiques se dégagent pour chacun des standards :
- Le LOD 100 peut être suffisant en phase d’avant-projet, notamment pour les bureaux d’architectures intervenant sur la phase de conceptualisation ou d’étude de faisabilité (EXQ)
- Le LOD 200 est également adapté à une phase d’avant-projet. À la différence du LOD 100, ce standard permet d’avoir une vision plus détaillée et concrète d’un bâtiment et des éléments qui le constituent (APS / PAD).
- Le LOD 300 permet quant à lui de bénéficier de données fiables en ce qui concerne la taille, la position, la forme et l’orientation de l’ensemble des objets géométriques du modèle. Il permet donc de mener des exercices plus complexes. Ainsi, dans le cadre d’une construction / rénovation, c’est à partir du LOD 300 qu’une maquette sera exploitable en phase PRO, EXE, DET et AOR. Ces étapes devant s’appuyer sur des données techniques représentatives du bâtiment.
- Le LOD 400 offre un référentiel du bâtiment et de ses éléments assez précis pour qu’ils soient fabriqués selon leurs informations graphiques et géométriques. Ce standard se destine donc à l’ensemble des parties prenantes intervenant dans la phase de construction d’un bâtiment.
- Le LOD 500 étant une réplique du bâtiment « as-built » , une maquette numérique de ce niveau de détail sera certainement le support documenté et à jour le plus fiable pour l’exploitant cherchant à optimiser son utilisation, notamment en GEM.