Козлова Т.И. (г.Новосибирск)
О внедрении технологии информационного моделирования зданий в деятельность музеев под открытым небом VkontakteFacebook

Аннотация

Работа посвящена изучению возможности применения новейшей технологии информационного моделирования зданий BIM для воссоздания архитектурных и исторических памятников, являющихся экспонатами музеев под открытым небом, и работы с ними, включающей музейный учет и мониторинг состояния объектов. Для отработки методики применения BIM была создана модель Спасской церкви из Зашиверска – экспоната Историко–архитектурного музея под открытым небом Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН (г.Новосибирск, Академгородок). Информационная модель памятника создавалась в точности с технологией возведения и воспроизведения в месте современного экспонирования.

Ключевые слова: памятник архитектуры, Зашиверская церковь, музей под открытым небом, информационное моделирование, BIM.

В наше время в деятельность музеев все больше входят информационные технологии. Одно из направлений такой работы – виртуальная реконструкция движимых и недвижимых объектов историко–культурного наследия, которую можно назвать компьютерным макетированием. Но просто макетирование мало пригодно для производства работ по содержанию и реставрации экспонатов музеев под открытым небом и контролю их физического состояния. Для этого больше подходит технология BIM информационного моделирования зданий [1 , С.68] .

Методика применения BIM отрабатывалась нами на примере Спасской церкви из Зашиверска – экспоната Историко–архитектурного музея под открытым небом Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН (г.Новосибирск, Академгородок), памятника архитектуры XVII века. В середине 70-х гг. XX века памятник был исследован, разобран и перевезен к месту хранения из Якутии [2 , С.6] . Особое внимание при этом уделялось выработке общего алгоритма создания информационной модели памятника архитектуры, построенного из деревянного бруса, и формулировке основных особенностей, проблем и сложностей, возникающих при таком моделировании.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Для создания подготовительных элементов информационной модели церкви использовалась программа AutoCAD, в которой создавались шаблоны некоторых сложных по форме элементов (кружал главок, сечения алтарной бочки, резных элементов оконниц галереи и др.). Основная же модель создавалась в программном продукте Revit Architecture, специально предназначенном для информационного моделирования зданий.

С самого начала работы мы считали, что это должна быть не просто модель для изображений на бумаге или в мультимедиа, а электронная копия музейного объекта хранения. Это определило методику моделирования, которая была обозначена нами как дискретная – модель сооружения рассматривается и как единое здание, и как»множество элементов» – набор должным образом маркированных и расположенных элементов, из которых собрана сама церковь. Для этого были оцифрованы архивные материалы техно–рабочего проекта по реставрации памятника, выполненного в 1981 году [3] , беря во внимание фиксационные (маркировочные) чертежи сохранившихся конструкций памятника, а также второй вариант маркировочных чертежей, в котором предусмотрены включения окончательного решения конструкций подклета, элементов жесткости и устройства обвязки галереи.

Другими словами, был полностью повторен путь сборки памятника на месте хранения после его перевозки из Якутии. В частности, заложенная в компьютерной модели этапность соответствует очередности произведенных реставрационных работ по сборке памятника в точности до каждого бревна и элемента. Последовательно это были:

1. Возведение подклета на 6 венцов до уровня пола (новодел).

Каждая бревенчатая стена церкви создавалась поэлементно, начиная с нижнего венца. Для того, чтобы получить модель одного бревна, существует несколько вариантов. Самым рациональным в данном случае является построение бревна на основе инструмента стена с вырезанием из нее материала с помощью врезанных профилей. Для каждого бревна создается отдельный профиль по размерам его диаметра. Это делается для того, чтобы идентифицировать каждое бревно в модели для последующего наполнения его материала физическими характеристиками после проведения обследований реального объекта.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

2. Сборка основного сруба памятника производилась в трех уровнях:

При построении основного сруба были изначально оставлены в стенах проемы для окон и дверей с целью будущего заполнения этих проемов дополнительными стенами для вставки библиотечных элементов. Такой нетипичный для всех параметрических компьютерных программ способ был выбран для того, чтобы сохранилась возможность учета каждого бревна в отдельности, а не целиком в структуре участка стены.

Бревна повала и восьмерика сруба церкви, как и для основных стен, создавались с помощью инструмента стена с приведением в нужное пространственное положение в соответствии с обмерными чертежами. Усечение концов бревен получено в результате редактирования профиля стен. Восьмерик церкви создавался в порядке укладки бревен стен и конструктивных опорных балок для установки шатра. Такое достоверное повторение реальной сборки здания необходимо для получения корректной конструктивной модели всей церкви, чтобы в последующем были применимы какие-либо расчетные компьютерные программы.

3. Возведение перекрытий. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Перекрытия церкви в виде отдельных досок строились инструментом балка. Были созданы доски необходимых размеров и формы поперечного сечения. Эти элементы укладывались на опорные балки перекрытий, которые в свою очередь врезаются в бревна стен. То есть конструкция всей модели церкви составляется из бревен и отдельно созданных библиотечных элементов балок.

4. Возведение каркаса галереи (новодел) производилось по аналогии с самим срубом: укладывались доски перекрытия, устанавливались конструкции балок галереи, опирающиеся на выпуски нижних венцов сруба церкви. Способ моделирования галереи по бревнам также был выбран для удобства их учета. Для последующей вставки библиотечных элементов окон галереи приходилось создавать дополнительные стены в проемах.

5. Установка восьмерика памятника.

6. Возведение шатрового перекрытия и перекрытия алтарного прируба и трапезной.

7. Реставрационные работы по интерьерам, галерее и крыльцу памятника.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Для создания окон и дверей использовалась разработанная ранее технология «комплексных элементов» [4] , [5] . Эти элементы связываются с фрагментами декора и при установке, к примеру, окна, одновременно в проект вносятся и связанные с ним подоконники, наличники, облицовка проемов, элементы декора и прочее.

Моделирование главок и шеек с крестами шатра и алтарного прируба было определено как отдельный этап работ, к которому необходимо подходить особенно скрупулезно. Во-первых, необходимо все сделать конструктивно правильно. Во-вторых, эта часть модели получилась самой сложной из-за значительного числа декоративных элементов.

Таким образом, моделирование происходит по принципу стадийности возведения объекта. Причем информация о всех стадиях содержится в едином файле. Каждая стадия имеет описательную часть и графическое представление. Выполненное таким образом моделирование процесса реставрационных работ дает возможность управлять изменениями состояния конструкций, множеством связей и отношений в модели, а также проектировать работы по музеефикации и реставрации объекта в дальнейшем. Кроме того, не менее важной является возможность комплексного управления ходом работ по реставрации или содержанию памятника. В частности, в случае если в ходе производства оказываются неизбежными остановки работ для выработки нового реставрационного решения, когда всплывают ранее неизвестные обстоятельства [6 , С.145] .

Важным моментом информационного моделирования является создание модели в полном соответствии с оригиналом, дошедшим до наших дней, со всеми включениями, переделками и позднейшими дополнениями. При наполнении элементов конструкций количественными характеристиками свойств материала обязательно должно учитываться реальное состояние каждого из них. На основании обследования конструкций памятника, проведенного в ноябре 1983 года главным специалистом отдела химзащиты института «Спецпроектреставрация» [3] , установлено, что деревянные конструкции частично утратили физико–механические свойства, а также имели участки деструктивной гнили. В настоящее время выявлено, что биологический процесс не прогрессирует в результате качественной антисептической обработки, развивающихся спор не установлено. Таким образом, свойства подлинных частей памятника отличаются от новодела, что и было зафиксировано в модели.

Все параметры количественных характеристик допускают возможность их дополнения и последующей корректировки в результате проводимых обследований. После внесения новых данных вся модель подвергается конструктивному расчету. Таким образом, становится возможным учет состояния каждого элемента памятника, а также всего объекта в целом. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Результаты моделирования доступны не только самим авторам, но и другим специалистам, в той или иной мере причастным к воссозданию уникального памятника древнерусского деревянного зодчества. Модель предназначена для эффективного и многоцелевого использования как в автономном режиме, так и совместно с САПР прикладной направленности при этнографических обследованиях специалистами в области музееведения, этнографии, сотрудниками музеев, Управлений по государственной охране объектов культурного наследия, исследовательскими проектными институтами и организациями, связанными по роду деятельности с выявлением, сохранением и реставрацией памятников архитектуры. Модель экспоната может использоваться и в образовательном процессе.

Технология BIM открывает принципиально новые перспективы в деятельности музеев. Информационная модель живет параллельно с самим экспонатом и продолжает существование памятника в виртуальной среде. Она представляет собой музейный исследовательский продукт, который возможно запустить в работу по сохранению объекта культурного наследия. С ее помощью становится возможным проведение экспериментов с применением в проектировании реставрации, музеефикации, консервации различных конкретных технических и проектных решений, а также их оптимизация, прогнозирование степени разрушения конструкций памятника, управление состоянием объекта, проведение работы по содержанию, всестороннему учету природных, физических и других факторов воздействия, исключая большие материальные и временные затраты.

Сноски:

  1. Талапов В.В. ОСНОВЫ BIM. Введение в информационное моделирование зданий. М.: «ДМК-пресс». 2011. – 392 с.
  2. Окладников А.П., Гоголев З.В., Ащепков Е.А. Древний Зашиверск. М.: «Наука». 1977. 212 с.
  3. Материалы архива НПЦ г.Новосибирска по сохранению историко-культурного наследия. №П-156. Проект реставрации «Спецпроектреставрация». Шифр 605-1. Историко-архитектурный музей под открытым небом СО АН СССР в городе Новосибирске. Памятник архитектуры XVII века Спасо-Зашиверская церковь.
  4. Козлова Т.И., Талапов В.В. Опыт информационного моделирования памятников архитектуры // AMIT: сетевой журн. 3(8), 2009. URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2009/3kvart09/Talapov/Article.php
  5. Козлова Т.И., Талапов В.В. О методике применения BIM в моделировании памятников архитектуры // AMIT: сетевой журн. 3(12), 2010. URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2010/3kvart10/kozlova/abstract.php
  6. Реставрация памятников архитектуры – Учеб.пособие для вузов / С.С.Подъяпольский, Г.Б.Бессонов, Л.А.Беляев, Т.М.Постникова; Под общ. ред. С.С.Подъяпольского. 2-е изд. – М: Стройиздат, 2000. – 288 с., ил.

// XVI Ежегодная международная научно-практическая конференция АДИТ–2012
Интернет-публикация kizhi.karelia.ru. 2012.

Текст может отличаться от опубликованного в печатном издании, что обусловлено особенностями подготовки текстов для интернет-сайта.

Музеи России - Museums in RussiaМузей-заповедник «Кижи» на сайте Культура.рф