Contribution à une démarche numérique intégrée pour la préservation des patrimoines bâtis

Contribution to an integrated digital approach for the preservation of built heritage

• Auteur / Autrice : Raphaël Rolin
• Direction : Eduard Antaluca, Jean-Louis Batoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la construction : Laboratoire Avenues - GSU (EA-7284)
• Date : Soutenance le 07/12/2018
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse numérique

Éléments finis, Méthode des

Nuages de points

Traitement d'images -- Techniques numériques

Lasergrammétrie

Modélisation tridimensionnelle

Constructions, Théorie des

Technique de la construction

Monuments historiques -- Conservation et restauration

Architecture -- Informatique

Modélisation des données du bâtiment

Mots clés libres

Modélisation géométrique 3D

Building information modeling (BIM)

Mathematical models

Three-dimensional modeling

Finite element method

Structural analysis

Historic buildings

Clouds of points

Résumé

Au travers de l’ensemble de ces travaux, l’objectif principal consiste à valider la pertinence de la construction et de l’utilisation de modèles 3D géométriques ou paramétriques orientés BIM/hBIM pour des analyses numériques. Il s’agit notamment d’études structurales dans le cas de bâtiments historiques ainsi que la planification potentielle de travaux de restauration, rénovation énergétique et réhabilitation. Des travaux d’exploitation complémentaires des données et des nuages de points, pour la détection, la segmentation et l’extraction d’entités géométriques ont également été intégrés dans les travaux et la méthodologie proposée. Le processus de traitement des données, modélisation géométrique ou paramétrique et leur exploitation, proposé dans ces travaux, contribue à améliorer et mieux comprendre les contraintes et enjeux des différentes configurations et conditions liées aux cas d’études et aux contraintes spécifiques propres aux types de constructions. Les contributions proposées pour les différentes méthodes de modélisation géométriques et paramétriques à partir des nuages de points, sont abordées par la construction de modèles géométriques orientés BIM ou hBIM. De même, les processus de détection d’éléments surfaciques et d’extraction de données à partir de nuages de points mis en place sont présentés. La mise en application de ces méthodes de modélisation est systématiquement illustrée par différents cas d’étude, dont l’ensemble des travaux relatifs ont été effectués dans le cadre de cette thèse. Le but est dès lors de démontrer l’intérêt et la pertinence de ces méthodes numériques en fonction du contexte, des besoins et des études envisagées, par exemple avec la flèche de la cathédrale de Senlis (Oise) et le site de l’Hermitage (Oise). Des analyses numériques de type éléments finis permettent ensuite de valider la pertinence de telles démarches.

Throughout this work, the main objective is to validate the relevance of construction and use of geometric or parametric 3D models BIM or hBlM-oriented for numerical analyzes. These include structural studies in the case of historic buildings, as well as planning for restoration work, energy renovation and rehabilitation. Complementary data mining and use of point clouds for the detection, segmentation and extraction of geometric features have also been integrated into the work and proposed methodology. The process of data processing, geometric or parametric modeling and their exploitation, proposed in this work, contributes to improve and understand better the constraints and stakes of the different configurations and conditions related to the case studies and the specific constraints specific to the types of constructions. The contributions proposed for the different geometric and parametric modeling methods from point clouds are addressed by the construction of geometric models BIM or hBlM-oriented. Similarly, the process of surface detection, extraction of data and elements from point clouds are presented. The application of these modeling methods is systematically illustrated by different case studies, all of whose relative work has been carried out within the framework of this thesis. The goal is therefore to demonstrate the interest and relevance of these numerical methods according to the context, needs and studies envisaged, for example with the spire of the Senlis cathedral (Oise) and the Hermitage site (Oise). Numerical analyzes with finite element method are used to validate the relevance of these approaches.