BIM for cultural heritage information management

Abstract

Nowadays, Building Information Modelling (BIM) is one of the most used platforms for modelling new and modern constructions, made by regular elements and standard parameters. It is not just a software, but it is a process of creation and use of information about the construction, forming a solid basis including all decisions over the lifecycle of the structure – from the principal concept to the design, construction and management of the building. What can be used for the management, conservation and maintenance of the existing heritage buildings? Is there any possibility of using the BIM process for this purpose? The answer to this question is the goal and purpose of this thesis. It will be examined the applicability of the Architectural, Engineering, and Construction (AEC) industry‟s BIM with all its advantages and challenges to create a three-dimensional user interface for tracking and storing historic and management documentation. BIM differs from traditional Computer Aided Design (CAD) systems because it includes both geometric and non-geometric data as object specifications and attributes. It is based on information enhanced parametric building elements, which are combined to create whole buildings within a virtual environment. One of the most significant challenges of the Cultural Heritage is their preservation by acquisition of all information available usually from historical texts, architectural information, drawings, and photos, several visual inspections, geometry and photographic surveys. In order to have everything implemented in one file, without having to go over again with those tasks during the life time of the historical structure and to be able to share it between all team members of the project, BIM can be an adequate solution. Additionally, it has to be checked and confirmed if it can be used for the Cultural Heritage field, where has to be taken into consideration the complex constructive system made of different structural elements, their connections, the materials used, the degradation of the structures and their maintenance during its life time. For this research, the church of São Vicente will be examined and modelled in order to assess the viability of the integration of all these aspects in the conservation and management of heritage buildings along time. It has been found that the modelling of the building takes time to build as the operator needs to assess materials and construction systems in a more careful way than traditional 2D drafting. However, it allows for a better documentation and storing all the information required to maintain and further study the building. It allows also the rapid assessment, planning and visualization of interventions. However, since BIM is currently more focused in new buildings, a series of challenges were also identified.

Hoje em dia, o Building Information Modeling (BIM) é uma das plataformas mais utilizadas para a modelação de construções novas e modernas, constituídas por elementos e parâmetros comuns. Não é apenas um software, mas um processo de criação e uso de informação sobre a construção, incluindo todas as decisões ao longo do ciclo de vida da estrutura - do conceito principal ao projeto, construção e gestão do edifício. O que pode ser usado para a gestão, conservação e manutenção dos edifícios antigos existentes e do nosso Património Cultural edificado? Existe alguma possibilidade de usar o BIM com esse objetivo? A resposta a esta questão é o objeto desta dissertação. Será verificada a aplicabilidade do BIM da indústria de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) com todas as suas vantagens e desafios para criar uma interface tridimensional para a gestão e armazenamento de documentação histórica. O BIM difere dos sistemas tradicionais de desenho assistido por computador (CAD) porque inclui dados geométricos e não geométricos, como especificações e atributos de objetos. Baseia-se em elementos de construção paramétricos melhorados pela informação, que são combinados para criar edifícios inteiros dentro de um ambiente virtual. Um dos desafios mais significativos do património cultural edificado é a sua conservação através da aquisição de todas as informações disponíveis, geralmente de textos históricos, informações arquitetónicas, desenhos e fotos, inspeções visuais e fotográficas. Para ter tudo implementado num único ficheiro, sem ter que voltar a realizar algumas dessas tarefas durante o tempo de vida da estrutura histórica e para partilhar entre todos os membros da equipa do projeto, o BIM pode ser uma solução adequada. No entanto, deve ser verificado e confirmado se pode ser usado no estudo do Património Arquitetónico, onde deve ser tido em consideração o complexo sistema construtivo feito de diferentes elementos estruturais, as suas conexões, os materiais utilizados, a degradação das estruturas e sua manutenção durante o seu tempo de vida. Para esse propósito, a igreja de São Vicente será examinada e modelada para avaliar a viabilidade da integração de todos esses aspetos na conservação e gestão do Património Arquitetónico ao longo do tempo. Verificou-se que a modelação do edifício leva um tempo significativo para finalizar, pois é preciso avaliar materiais e sistemas de construção de uma forma mais cuidadosa do que no caso de um levantamento 2D tradicional. No entanto, permite a obtenção de melhor documentação e armazena todas as informações necessárias para manter e estudar o edifício. Permite também a rápida avaliação, planeamento e visualização de intervenções. No entanto, uma vez que o BIM está atualmente mais focado em novos edifícios, uma série de desafios também foram identificados.

Во денешно време, Building Information Modelling (BIM) е еден од најкористените платформи за моделирање на нови и модерни конструкции, направени од регуларни елементи и стандардни параметри. Тоа не е само софтвер, туку е процес за креирање и користење на информации кои се однесуваат на конструкцијата, формирајќи цврста основа, вклучувајќи ги и сите одлуки во текот на животниот циклус на конструкцијата - од главниот концепт до проектирање, изградба и управување со објектот. Што може да се користи за управување, зачувување и одржување на постоечките историски објекти? Дали постои можност за користење на БИМ процесот за оваа намена? Одговорот на ова прашање е цел и намера на оваа теза. Ќе се испитува применливоста на БИМ во индустријата за архитектура, инженерство и градежништво (AEC) со сите свои предности и предизвици за да се создаде тродимензионален кориснички интерфејс за следење и складирање на историска и управувачка документација. БИМ се разликува од традиционалните компјутерски системи (CAD), бидејќи ги вклучува и геометриските и негеометриските податоци, како спецификации и атрибути на елементи. Овој процес се заснова врз база на информационо подобрени параметарски конструктивни елементи, кои се комбинирани за да се создадат цели конструкции во виртуелната средина. Еден од најзначајните предизвици на Културното Наследство е нивното зачувување преку стекнување на сите информации што се достапни обично од историски текстови, архитектонски информации, цртежи, и фотографии, неколку визуелни инспекции, геометриски и фотографски истражувања. За да се вметне сé во една датотека, без да треба да се повторуваат активностите во текот на животниот циклус на историската конструкција и да може да се споделува помеѓу сите членови вклучени во проектот, БИМ може да биде соодветно решение. Дополнително, треба да се провери и потврди дали може да се користи за Културното Наследно подрачје, каде треба да се земе во предвид комплексниот конструктивен систем изработен од различни конструктивни елементи, нивните врски, употребените материјали, деградацијата на објектите и нивното одржување во текот на својот живот. За ова истражување, црквата Св. Висенте ќе биде испитана и моделирана со цел да се процени одржливоста на интеграцијата на сите овие аспекти во зачувувањето и управувањето со историските конструкции со текот на времето. Утврдено е дека за моделирање на конструкцијата е потребно време, бидејќи операторот треба да ги процени материјалите и конструктивните системи повнимателно отколку со традиционалното 2Д цртање. Сепак, тоа овозможува подобра документација и зачувување на сите информации потребни за одржувањето и понатамошното изучување на конструкцијата. Исто така овозможува брза проценка, планирање и визуелизација на интервенциите. Сепак, со оглед на тоа што БИМ во моментов е повеќе фокусиран за новите објекти, неколку предизвици исто така беа идентификувани.