BIM и другие цифровые технологии помогли восстановить Нотр-Дам

8 декабря 2024 года собор Парижской Богоматери официально открылся для публики, по прошествии немногим более пяти лет после того, как пожар уничтожил легендарное историческое здание. Когда рухнули шпиль церкви и деревянная крыша, покрытая свинцовыми плитами, расплавившимися в огне, мир, и особенно французский народ, был в ужасе от катастрофы. Президент Франции Эммануэль Макрон поклялся, что Нотр-Дам будет восстановлен, и быстро.

За пять лет после пожара были потрачены сотни миллионов евро; около 250 компаний и сотни экспертов работали над тем, чтобы вернуть символ Парижа к жизни. Хотя многие из тех, кто внес свой вклад в реставрацию, были экспертами в традиционных ремеслах — плотниками, кровельщиками, реставраторами произведений искусства и т. д., инженеры и цифровые технологии также сыграли важную роль.

BIM-модель Нотр-Дама от Autodesk. Изображение: Общественное учреждение «Rebâtir Notre-Dame de Paris» и Art Graphique & Patrimoine

Одной из компаний, предложивших для реставрации свое программное обеспечение, сотрудников и экспертизу, стала Autodesk. В 2021 году Engineering.com побеседовал с представителями Autodesk о том, как они планируют создать BIM-модель собора с помощью Autodesk Revit. Эта модель в итоге использовалась чаще, чем предполагалось, и даже способствовала изменениям в самом Revit.

Создание BIM-модели собора Парижской Богоматери

Создание BIM-модели сооружения такой сложности, как Нотр-Дам, стало возможным только благодаря тому, что до еще пожара было сделано 3D-сканирование собора.

«Это было крайне важно для реконструкции, — рассказал Engineering.com Николя Мангон, вице-президент по стратегии направления AEC в Autodesk. — Было решено восстановить собор в его первоначальном виде. Так что если бы не было сканирования, не было бы и чертежей, не было бы ничего».

Руководство проектом реставрации в Autodesk возглавил Мангон, родившийся во Франции. Работая с подрядчиками и основной группой из примерно 15 сотрудников Autodesk, команда сосредоточилась на использовании своей BIM-технологии в условиях амбициозных сроков, установленных для реставрации.

Разрез BIM-модели Нотр-Дама. Изображение: Общественное учреждение «Rebâtir Notre-Dame de Paris» и Art Graphique & Patrimoine

Разработать сложную BIM-модель для Нотр-Дама было непросто, но у команды Autodesk был некоторый запас времени. Когда Мангон посетил собор в 2022 году, уровень содержания свинца на строительной площадке все еще был в 10 раз выше, чем тот, который считается безопасным для человека (все рабочие и посетители должны были носить специальную одежду с усиленной защитой). Процесс обеззараживания местности дал Autodesk время, необходимое для создания модели.

«Мы наняли компанию, в которой было 10-12 человек, работающих полный рабочий день, которые больше года занимались только созданием модели», — сказал Мангон.

Когда специалисты по реставрации были готовы к следующему этапу, BIM-модель тоже была готова.

«Мы сэкономили им много времени, — сказал Мангон. — И они могли использовать BIM и его преимущества, что позволило мгновенно повысить рентабельность инвестиций».

Адаптация современного программного обеспечения к зданию XIII века

Построенный в основном в XII-XIII веках, Нотр-Дам по проектированию и строительству сильно отличается от современных зданий, созданных с помощью программного обеспечения для 3D-проектирования. Но это также означает, что для современных BIM-инструментов старые здания представляют некоторую сложность.

Revit имеет встроенный интеллект и правила, которые помогают делать стены прямыми и выравнивать такие элементы, как колонны, балки и пол. Это типичные функции, которые обычно облегчают жизнь пользователю, но для Нотр-Дама они не работали.

«В Нотр-Даме не было ничего прямого. Было невозможно ничего сделать, — сказал Мангон. — Поэтому нам пришлось добавить опции, удаляющие часть логики в Revit, чтобы иметь возможность поддерживать такие проекты в будущем. Теперь мы понимаем, что эта технология может не только использоваться для зданий, построенных за последние 50 лет, но и находить более широкое применение».

Виды в разрезе на разных слоях модели собора Парижской Богоматери. Изображение: Общественное учреждение «Rebâtir Notre-Dame de Paris» и Art Graphique & Patrimoine

Как использовалась BIM-модель собора Парижской Богоматери

После того как команда по реставрации получила BIM-модель, настало время применить ее на практике. Расскажем о четырех способах использования модели при выполнении реставрационных работ.

Строительные леса

Ремонт собора Парижской Богоматери потребовал обширного использования лесов внутри и снаружи здания. Собор имеет сложную геометрию, для которой было трудно найти идеальную конфигурацию лесов. BIM-модель была важным ресурсом для планирования временной конструкции.

«Было потрачено много времени на использование модели для цифрового проектирования лесов. Каждый отдельный брус, каждое местоположение лесов были определены за несколько месяцев до их установки», — сказал Мангон.

Планирование строительства

Кран на строительной площадке является одним из самых важных компонентов технического оборудования. BIM-модель позволяла эффективно использовать кран на объекте, где выполнялись работы, чтобы он имел доступ ко всем грузам, независимо от того, доставлялись ли они водным путем по Сене или на грузовиках по близлежащим дорогам.

«Модель использовалась для того, чтобы точно знать, в какой день какие материалы прибудут и где нужно будет припарковаться грузовику, — сказал Мангон. — Была смоделирована каждая минута процесса строительства в цифровом виде».

Планирование с помощью BIM-модели также применялось для создания индивидуальных инструкций для рабочих. Многие работы, которые изначально выполнялись при строительстве Нотр-Дама, сегодня уже не используются, поэтому требовалось тщательное планирование таких работ. BIM-модель была ключевым инструментом на каждом этапе планирования действий отдельных рабочих.

Освещение

Поскольку Нотр-Дам является популярным туристическим объектом, практически не было шанса закрыть его для посещений, чтобы обновить систему освещения. Из-за этого в историческом здании было довольно мало света. Реставрация предоставила возможность обновить здание и, в частности, его освещение.

Чтобы понять, какие источники света необходимо разместить внутри и где они будут расположены, инженеры снова обратились к BIM-модели.

«В BIM-модели очень легко добавить прямой или рассеянный свет и разместить его сверху, снизу, сбоку или где угодно. Вы действительно можете смоделировать, как это будет выглядеть. Так что планирование освещения явилось побочным продуктом использования BIM-модели для проекта», — пояснил Мангон.

Восстановление окрестностей

Реставрация и последующее открытие собора стали также шансом улучшить пространство вокруг него. Команда Autodesk просканировала окрестности собора, создав модель, которая включала коммунальные услуги и здания в этом районе.

Полная BIM-модель Нотр-Дама. Изображение: Общественное учреждение «Rebâtir Notre-Dame de Paris» и Art Graphique & Patrimoine

«[Город Париж] использовал этот цифровой двойник для архитектурного конкурса. Сразу четыре разные компании подали заявку на реконструкцию окрестностей, включая новый музей, новую парковку, новые пространства, и они использовали созданный нами цифровой двойник», — сказал Мангон.

Будущее Нотр-Дама

Хотя Нотр-Дам вновь открылся для посещения 8 декабря 2024 года, реставрационные работы продолжаются. На сайте собора сообщается, что реставрация шевета и ризницы состоится в 2025 году, а установка витражей — в 2026 году.

Маленькие лестницы внутри собора и труднопроходимые пространства предполагают, что BIM-модель будет продолжать использоваться для этих проектов, а также для будущего обслуживания и реставрации. Чтобы обеспечить это, огромный цифровой актив будет передан собору в Autodesk Construction Cloud.

Проект реставрации приближается к завершению, и, по мнению Магнона, самый важный вывод состоит в том, что ни одна из работ, проделанных его командой, не была бы возможна без выполненного ранее сканирования Нотр-Дама.

«Я думаю, важно сканировать исторические достопримечательности, — сказал Мангон. — Если случится катастрофа… по крайней мере, у нас будет с чего начать».

Он указал на важность движения за сохранение культурного наследия Украины с помощью 3D-сканирования памятников. Война на Украине разрушила множество сооружений, но благодаря таким сканированиям они не исчезли навсегда. «В будущем технологии могут помочь вернуть к жизни некоторые из этих разрушенных сооружений», — сказал Мангон.