Опит в информационното моделиране на сгради при реконструкция и реставрация

Ориз. 1. Дом на композиторите: модерният облик на сградата

В съвременните условия на комерсиализация на обществото въпросите за реконструкция и реставрация на исторически сгради станаха особено актуални. Паметниците от миналото бързо изчезват под натиска на "цивилизованите" предприемачи, за които е по-бързо и по-евтино да разрушат една структура и да построят нова, отколкото да възстановят и съживят съществуваща. И причината за това е не само алчността на новите собственици, но и сложността на проекта за възстановяване.

Реставрационно-проектантската дейност е най-слабо засегнатата от съвременните компютърни технологии област. И въпреки че значението на компютъра за повишаване на ефективността на научните изследвания и анализа на архитектурни паметници е извън съмнение, поради спецификата на задачите, които се решават, компютърните програми, които са по-насочени към създаване на нови сгради, все още се използват малко директно при проектирането на реконструкция и реставрация.

Проучването на историко-архитектурното наследство е свързано с много аналитична работа с архивни и проектни документи и стари снимки. Резултатът от информатизацията на това направление е създаването на електронни каталози, използващи местни и национални бази данни. Те включват комплекти от триизмерни модели на архитектурни паметници и техните елементи, както и исторически райони на градове и съдържат обща информация за обекта: текстово описание, изображение, картографска информация. Триизмерните модели се използват по време на реставрационни работи (съвпадение на цвета и текстурата на довършителните материали и др.) И в експозиционната дейност на музеите, а също така служат като основа затеоретично осмисляне на материала, представяне на разнообразни форми и детайли. Такива архиви позволяват да се повиши скоростта и точността на търсенето и да се гарантира надеждността на информацията за обекта. Но създаването на проектна документация на тяхна основа с помощта на различни графични програми е много трудоемка задача и изисква значителна инвестиция на време.

Технологията за информационно моделиране на сгради (BIM), базирана на софтуерния пакет Autodesk Revit, се доказа добре в новия дизайн. Решихме да оценим възможността за приложението му за дизайн на реставрация. А именно да разберете колко точно и просто инструментите на Revit ви позволяват да пресъздадете външния вид на архитектурен паметник, защото ако се създаде информационен модел на сграда, тогава всички предимства на BIM технологията влизат в сила и дизайнът на възстановяването се издига на качествено ново ниво.

Ориз. 2. Тонирани изгледи на южната фасада

За изследването е избран Новосибирският дом на композиторите, типичен пример за архитектурата от червени тухли на Сибирския регион в началото на 20 век (фиг. 1). Фасадата на сградата е наситена с детайли и се отличава с разнообразен архитектурен дизайн. В момента се използва за утилитарни цели, но не е адаптиран към условията на съвременна експлоатация. Revit Architecture 2009 беше използван като софтуерен инструмент.

Първата стъпка, направена при изграждането на информационен модел на сградата, беше извършването на библиографско и архивно проучване и архитектурни измервания на размерите на сградата и фасадните детайли. Компютърното моделиране започва с търсенето и дефинирането на най-простите и технологично напреднали методи за конструиране на геометрията на архитектурните форми. В нашия случай най-подходящ беше инициалътсъздаването на носещи и ограждащи конструкции, а след това налагането на декоративни елементи върху тях, като корнизна част, междуетажни пояси, сандрики, пиластри и др. (фиг. 2).

Ориз. 3. Библиотечни елементи, създадени за моделиране

Задачата на компютърното моделиране се усложнява от факта, че всички архитектурни елементи на сградата са уникални. Затова бяха специално създадени независими библиотечни елементи от прозорци, профили, балюстради (фиг. 3) и всички те бяха използвани в проекта. В същото време механизмът на тяхното моделиране се основаваше на файловете на семейните шаблони, налични в приложенията към програмата. С помощта на инструментите Solid и Hollow Forms беше изградена геометрията на архитектурния елемент, след което бяха зададени материалите и готовото семейство беше запазено в RFA формат. Ако беше необходимо да се промени такъв елемент, беше лесно да влезете в режим на редактиране на семейството и да направите корекции, които автоматично се зареждаха в проекта.

Ориз. 4. Изграждане на сложна стена

При пресъздаване на пластиката на фасадата се наложи използването на технологията на композитните стени, предоставена в Revit, за получаване на ниши и изпъкнали геометрични обеми. За да направите това, към първоначално създадената носеща стена беше добавена допълнителна стена на нивото на декора. След това, използвайки инструмента Attach Geometry Elements, двете стени се превърнаха в един обект (фиг. 4).

Ориз. 6. Междуетажна колан

Принципът на изграждане на сложни ритмични строителни корнизи и междуетажни пояси (фиг. 5 и 6) също се оказа доста технологичен, благодарение на удобния инструмент Fencing. В този случай като балюстради са използвани повтарящи се обемни елементи от външния дизайн на стените, създадени като библиотечни.елементи според шаблона Metric system, baluster.rft (виж фиг. 3), и изпъкнали профили като водач.

Ориз. 7. Планове: а - сутерен; b - първи етаж; в - покриви

Други етапи от създаването на проекта, реализирани в Revit, се оказаха удобни при изпълнение: представяне на планове (фиг. 7), разрези (фиг. 8), фасади (фиг. 9), структура на структурни и архитектурни елементи, визуални стилове и тониране и др., в резултат на което сградата получи външен вид в съответствие с архитектурната идея (фиг. 10 и 11). Всички проекции на сградата и триизмерният модел са взаимосвързани и чертежната документация със спецификациите, необходими за производството на работа, може да бъде автоматично генерирана въз основа на този единствен модел.

В резултат на експеримента може уверено да се каже, че технологията за информационно моделиране на сгради, внедрена в Revit, се оказа доста ефективна при работа с такива сложни обекти като архитектурни паметници. Тя демонстрира способността едновременно да получи цялостна форма на цялата сграда и да изработи в детайли най-малките елементи на декора. Резултатът е визуален, подробен триизмерен информационен модел на сградата - архитектурен паметник (фиг. 12), който по-късно може да се използва на всеки етап от проектирането: от скица до окончателния вариант на проекта. Благодарение на холистичния подход към проектирането, процесът на създаване на информационен модел се ускорява значително, премахва се необходимостта от спомагателна работа и рутинни операции.

Реставрационните дейности имат редица специфични особености. Например по време на реставрацията работата често се спира, за да се поправят откритите части на паметника ипонякога разработването на ново реставрационно решение, ако в процеса на разкриване на паметника възникнат нови, неизвестни досега обстоятелства. В такава ситуация BIM технологията позволява бързи и оптимални корекции на проектната информация, които незабавно се вземат предвид в целия модел, а също така улеснява изпълнението на изпълнените чертежи.

Ориз. 8. Разрези на сградата: а - надлъжни; b - напречен

Цифровият модел на сградата също ви позволява да анализирате проектното решение в реално време. Още на етапа на проектиране е възможно да се направи индивидуална оценка на обекта въз основа на цялостно разглеждане на различни аспекти, независимо дали става дума за композиционни и стилови връзки между паметника и неговата архитектурна среда или връзката с по-късните слоеве.

Ориз. 9. Фасади: а - северна; b - южен

Важно условие за удължаване на живота на паметника е активното му включване в съществуването на съвременното общество чрез придаването му на практическа функция, която осигурява насищане на сградата с необходимото инженерно оборудване. И това, наред с други неща, са нови инженерни решения и допълнителни натоварвания върху конструкциите, за които старата сграда не е проектирана. В такава ситуация BIM технологията дава възможност да се визуализират, симулират и анализират конструкции и самата конструкция, преди те да станат реалност, което е много важно при запазването на паметника като цялостен архитектурен обект, функциониращ в съвременни условия. Особено внимание заслужава възможността за извършване на изчисления въз основа на модела веднага след изпълнението на геометрични конструкции. По този начин висока скорост и ниво на подготовка на проектна документация, прогнозиране на експлоатационните характеристики,подобряване на качеството и точността на проектантската работа чрез ефективно взаимодействие между участниците в проектния процес в организацията. Специалисти от различни профили могат едновременно да работят с един и същ модел.

Ориз. 10. Аксонометричен изглед на модела

Ориз. 11. Тониран вид на модела

Друг резултат от извършената работа беше концепцията за създаване на електронна библиотека от параметрични елементи на архитектурни паметници и типични структури, най-характерни за дадена епоха. Използването на такава библиотека ще даде възможност на специалистите не само да изучават и визуализират архитектурни паметници, но и да използват по-ефективно съвременните информационни технологии в реставрационния дизайн. В същото време библиотечните елементи на детайлите на архитектурни паметници могат да се използват и при създаването на модерни сгради, което осигурява по-гъвкав и креативен подход към проектирането на архитектурната среда около историческите сгради на технологично ниво.

Ориз. 12. Тониран изглед в перспектива

Информационното моделиране на сгради извежда дизайна на реставрацията на изцяло ново ниво. И това е от полза за всички участници в процеса на градско развитие. Разбира се, градът трябва да се строи, да се развива, но не за сметка на унищожаването на исторически паметници - необходимо е внимателно отношение към запазените обекти на архитектурното наследство. Важно е да преобладава интегриран подход към реставрационните проблеми, за чието решаване BIM технологията разкрива нови възможности.

Татяна Козлова

Следдипломен студент на Новосибирския държавен университет по архитектура и строителство (Сибстрин).

Владимир Талапов

Ръководител на отдел „Архитектурно проектиране“.сгради и конструкции, доцент на Новосибирския държавен университет по архитектура и строителство (Sibstrin).

Лариса Романова

Ръководител на катедрата по реставрация и реконструкция на архитектурното наследство, доцент в Томския държавен университет по архитектура и строителство.