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La CÉH Inc. di Budapest, in Ungheria, ha ricevuto l’incarico di rilevare e modellare il Teatro dell’Opera ungherese. La combinazione di rilevamento di edifici con metodi geodetici e modellazione 3D architettonica, con l’aiuto della tecnologia delle nuvole di punti, ha permesso di sviluppare un modello 3D dettagliato di questo elaborato edificio mentre è rimasto in uso.
Il modello finale è stato utilizzato per il processo di ristrutturazione e successivamente anche per la gestione dell’edificio storico.
[Render del Teatro dell'Opera]
Storia del Teatro
La decisione di costruire il Teatro dell’Opera ungherese fu presa nel 1873. A seguito di una gara d’appalto pubblica, la giuria scelse il progetto presentato dal famoso architetto ungherese, Miklós Ybl (1814-1891). La costruzione dell’edificio neoclassico iniziò nel 1875 e, nonostante piccoli ritardi, fu completata nove anni dopo. La serata di apertura – alla quale furono invitati anche l’imperatore e il re Francesco Giuseppe – si tenne il 27 settembre 1884.
Il palazzo neorinascimentale è rimasto praticamente invariato per oltre 130 anni e continua tutt'ora ad attrarre ammiratori dell’opera e del balletto con il suo repertorio e l’acustica di classe mondiale. Ogni anno, migliaia di turisti visitano l’edificio per ammirare uno dei più imponenti monumenti nazionali del XIX secolo di Budapest.
[Vista a 360° del Teatro dell'Opera]
Il rilievo dell’edificio e le sue sfide
Il compito di CÉH era completare un rilievo del Teatro dell’Opera ungherese e dei suoi altri edifici (negozio, centro di vendita, deposito fuori sede, sala prove, magazzini, uffici e officine) e, sulla base dei dati della nuvola di punti, sviluppare un modello architettonico dello stato attuale degli edifici.
I dati raccolti sono stati elaborati utilizzando Trimble RealWorks 10.0 e Faro Scene 5.5. È interessante sapere che l’ottenimento dei dati ha richiesto molto meno tempo rispetto all’elaborazione, nonostante essa sia avvenuta in concomitanza con il rilievo.
Il flusso di lavoro in tandem ha causato maggiori difficoltà: ogni dato della nuova nuvola di punti doveva adattarsi perfettamente al modello di sviluppo basato sul materiale della nuvola di punti precedente. Durante il processo il Teatro dell'Opera era in completa funzione, quindi risultava impossibile rilevare interi blocchi. C’erano stanze inaccessibili e i magazzini dovevano essere lasciati liberi. Questo implicava il completamento di più round di rilevamento fino a quando un blocco di costruzione poteva essere completato. Ne derivò un andamento dei lavori più lento con la conseguente necessità di implementare il lavoro amministrativo.
[Il processo di Rilievo]
Secondo Gábor Horváth, architetto capo, CÉH: La gestione dei file è stata notevolmente aiutata dall’utilizzo di GRAPHISOFT BIMcloud, che ha fornito l’accesso al file praticamente da qualsiasi parte del mondo, a buone velocità.
Alcuni spazi nell’edificio (come il magazzino degli oggetti di scena) venivano modificati di continuo, oppure presentavano superfici troppo complesse per gli strumenti di misura, ostacolando il processo di rilievo delle misure esatte. La parte più difficile è stata il rilevamento degli spazi a volta, talvolta spazi a zig-zag, che costituiscono le aree ausiliarie e meccaniche dell’edificio ai livelli inferiori. I prospetti offrivano ai topografi strutture a volta simili – l’eredità dell’architetto originale del XIX secolo, Miklós Ybl.
[La nuvola di punti assemblata si è fusa insieme al modello Archicad 19]
Gli oggetti di scena e le altre attrezzature spesso oscuravano le superfici chiave, come pareti e pavimenti. In questi casi, i risultati del rilievo possono essere la base di un modello 3D molto approssimativo. Foto e video si dimostrarono molto utili nel documentare i dettagli degli spazi non accessibili dallo scanner.
I dati di misurazione grezzi sono stati importati in Faro Scene 5.5 per la pre-elaborazione e Trimble RealWorks 10.0 per la finalizzazione delle misurazioni. Essendo entrambi tipi di file molto gradi, è stato necessario l'uso di un hardware molto intenso.
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[Dettaglio nuvola di punti dell’Auditorium principale e spazio sottotetto sopra di esso]
[Lo stesso dettaglio modellato in Archicad 19]
Gestione della libreria di nuvole di punti
La dimensione del file è un fattore significativo in termini di gestione dei dati. L'enorme produzione di nuvole di punti fece salire il conteggio fino a 40 milioni di punti per stanza, impedendone quindi il collegamento. In questo caso, è stato necessario ridurre il conteggio dei punti con l'utilizzo di Trimble RealWorks, arrivando ad avere nuvole di punti inferiori a 3-4 milioni di punti.
I blocchi di 20/30 milioni di punti sono stati assemblati e poi salvati in nuvole di punti ridotte, caratterizzate da una densità massima di 1 punto per cm2. Questa dimensione risultava essere ancora eccessiva, ma al contempo conteneva dettagli sufficienti per il lavoro di modellazione svolto in Archicad. Dopo la registrazione e l'assemblaggio, il file venne esportato nel formato E57, leggibile dal software di progettazione, in modo tale che il team di architetti potesse iniziare il lavoro.
Archicad 19 rappresentò una risorsa significativa per il processo di modellazione. Infatti, la gestione dei file è stata agevolata dall’utilizzo di GRAPHISOFT BIMcloud, che ha fornito l’accesso al file in qualsiasi momento e a velocità accettabili. Considerando che il file del progetto completo ha superato i 50 GB, è stato di grande aiuto.
Sviluppo del modello 3D dell'edificio
Per la realizzazione del modello 3D dell'edificio, gli architetti si sono serviti del piano di rilevamento 2D realizzato in precedenza, apportando delle migliorie al materiale direttamente dalla nuvola di punti. I piani dell’edificio, con i loro numerosi e vari livelli, hanno presentato il maggior numero di sfide.
Una ristrutturazione nel 1984 ha introdotto nuove strutture più moderne, come supporti in acciaio per il sistema di sollevamento. La disponibilità delle piante di ristrutturazione ha aiutato a comprendere le complesse strutture integrate, poiché le apparecchiature di rilevamento non erano in grado di rilevare alcuni elementi stretti in modo chiaro e comprensibile. Lo stesso valeva per le parti in costante movimento dell’edificio – come la struttura in acciaio del palco – che sono rimaste in uso durante il rilievo.
Quasi ogni geometria potrebbe essere modellata con Archicad, tranne gli elementi molto complessi, come le statue, che sono stati creati in altri software e poi importati in Archicad come superfici 3D triangolate (Mesh). Il conteggio dei poligoni di questi elementi era molto elevato, quindi sono stati aggiunti al modello nella fase finale.
La nuvola di punti e il file modello erano molto grandi, il che rendeva più difficile la gestione dei file. Con trucchi intelligenti, gestione di librerie e lucidi, è stato possibile ottenere dimensioni di file inferiori, permettendo agli architetti di gestire il modello più facilmente. Questa fase ha comportato alcune criticità, era quindi necessario:
- Eliminare alcuni elementi della libreria incorporata, perché l'aumentare delle dimensioni del file sarebbe stato un problema per i modelli più piccoli;
- Eliminare gli elementi ridondanti per ridurre le dimensioni del file e rendere la navigazione 2D più fluida.
[Statue della facciata mostrate nel modello Archicad]
Con le combinazioni di lucidi intelligenti, ad esempio con la disattivazione di pesanti elementi poligonali decorativi, la navigazione 3D e la modellazione 3D aggiuntiva sono diventate più gestibili.
Le molte ore di lavoro sono state ripagate dal risultato ottenuto, ovvero un modello di costruzione che chiunque può esplorare sul proprio dispositivo. Questo successo ha richiesto una pianificazione nel dettaglio, permettendo ai rilevatori di poter accedere a tutte le parti dell'edificio.
Il lavoro continuo ed efficace delle attività di rilevamento e modellizzazione ha richiesto la cooperazione dedicata e coerente tra il personale del Teatro dell’Opera ungherese e il team di ingegneri CÉH, orgogliosi di aver contribuito alla conservazione e rinnovamento dell'edificio e della cultura ungherese.
[Il modello Archicad finale in una vista di sezione 3D]
[Rendering della facciata del modello Archicad finale]
Il modello dell’Opera in BIMx Lab
Sebbene il modello Archicad sia stato ottimizzato in modo intelligente per essere facilmente gestibile, il modello finale completo conteneva ancora circa 27,5 milioni di poligoni e circa 29.000 elementi BIM. Ne risultava un file di dimensioni davvero molto elevate e difficilmente disponibili. Proprio in quel periodo, fortunatamente, arrivava sul mercato la nuova versione tecnologica di BIMx, che permette di gestire modelli enormi e dettagliati con conteggi poligonali precedentemente inimmaginabili.
Lo studio: CÉH Inc.
CCÉH Planning, Developing and Consulting Inc. – in quanto principale azienda di ingegneria di CÉH Group – è un attore chiave nel mercato ungherese della pianificazione e dello sviluppo. Durante oltre 25 anni di attività, CÉH ha accumulato una significativa esperienza nella preparazione, pianificazione e costruzione di edifici e servizi di gestione per i progetti associati all’implementazione.
CÉH impiega un team di professionisti che copre tutte le attività di ingegneria associate a tutte le discipline di sviluppo e progettazione. CÉH ha circa 80 dipendenti a tempo pieno, oltre 10 affiliati e 150-200 partner contrattati per fornire servizi completi ai propri clienti. Hanno realizzato progetti che coinvolgono molteplici attività di ingegneria in un gran numero di progetti di sviluppo complessi su scala nazionale, nei quali hanno ideato e fornito da soli l’intera gamma di servizi di ingegneria ai loro clienti.
Grazie al personale di CÉH e alla loro pluriennale esperienza, ora sono in grado di gestire l’intero processo BIM. I loro sforzi sono confermati dal successo di un portafoglio costituito da oltre 150.000 m2 di progetti BIM implementati. Gli architetti di CÉH Inc. utilizzano Archicad da oltre 10 anni e, attualmente, lavorano grazie a BIMcloud da 26 luoghi diversi.
