תיעוד מידע פיסי במבנים לשימור

לימוד המצב הפיסי של מבנה היסטורי דורש מחקר שיטתי, יקר ומורכב. בדרך כלל תיק התיעוד מתמקד בסיפור ההיסטורי ובתעודות המקוריות שנמצאו. כאן נוצרים `חוסרים`, המתגלים כהפתעות וכגילויים בשלב הביצוע. מה שמאריך ומייקר את השימור. למעשה כל האינפורמציה הפיסית הרלבנטית קיימת במבנה. אבל בגלל קשיי התיעוד לא משמשת לתכנון מפורט. לפעמים שימור לקוי המתבסס על מידע חלקי, יגרום נזק שאינו בר תיקון.

כיום אנחנו נמצאים בשלב מעבר בין בתיעוד הידני המפורט לתיעוד האוטומטי הממוחשב. ונמצאים במצב חסר שבו מסתפקים בתכניות CAD סכימטיות ודו-מימדיות.

למעשה, גם כיום ניתן לבצע תיעוד ידני. עפ"י מפרטי HABS - הארגון האמריקאי למבנים היסטוריים, ניתן להגיש תרשים ידני על גבי מיילר (mylar) שנעשה בעט דיו עמיד למים. המפרט דורש שרטוט הכנה מדויק בעיפרון המשמש כאונטערלאגע (unterlage) רובד בסיס לתרשים הסופי שאליו מעתיקים בטוש את קווי העיפרון.

מצ"ב גיליון שרטוט ידני ממפרט HABS כדוגמא:
 
 
לרישום הידני יש יתרונות בתיעוד מבנים היסטוריים, מאחר והוא מתאר וממחיש את ייחודיות המבנה על ידי הדגשה של דברים מסוימים והחסרה של אחרים. הרישום מהווה אינטרפרטציה מקצועית של המבט הצילומי על המבנה וכולל אפיון חומרים, משטחים הבלטת המסות - הפלסטיות של המבנה, ועוד. הרישום כיום, עד כמה שהדבר נדיר, נעשה בדרך כלל על בסיס צילומים, המשמשים בסיס לפוטוגרמטריה בסיסית. התרשים המוקדם, הנעשה בעיפרון בקווים חלשים, מתאר את המבנה בכללותו והפרטים מוספים ידנית בשלב הרישום הסופי בטוש. השימוש בטוש מאפשר הדגשת פרטים (בניגוד לרישום בעיפרון), השימוש המוסף בצבעי מים על גבי הרישום בעט דיו, מעשיר את התמונה, מאפיין חומרים, מדגיש עצמים ונותן לה `חיים`. מצ"ב גיליון רישום ידני שנעשה בעט טוש וצבעי מים.
 

מתוך הערכה לאיכויות התיעוד הידני המפורט ולכישורי הרישום הנעלמים נראה לי שעיקר היתרון שבתיעוד הידני הוא בשלב המוקדם של קביעת מדיניות שימור ופחות בשלב הביצוע. כיום בגלל ההשקעה הרבה הנדרשת לתיעוד ידני מפורט, עלות שעות העבודה ומאחר ורוב האדריכלים, אחרי מחצית המאה הקודמת, לא מיומנים בטכניקות רישום, ודרישות השוק לתכנון משולב בין הרבה מתכננים אוטונומיים, נדרש למצוא משהו אחר. הפתרון שנראה לי שייתן מענה לדרישות השוק הוא שילוב של סריקת לייזר ומידול המבנה BIM. שתי טכנולוגיות מתפתחות המאפשרות תכן באמצעים דיגיטאליים מתקדמים.

סורקי לייזר יכולים ליצור מודל CAD תלת מימדי שניתן לייצא אותו בפורמט dxf, המקובל להעברת קבצי CAD. סריקת לייזר מחליפה אמצעים ישנים ששמשו במדידה ידנית (רולטקה, פיון וניבליר) או אמצעים פחות מיושנים ששמשו למדידת שטחי קרקע (תיאודוליט, מד לייזר ודיסטומט) או טכניקות פוטוגרמטריות ע"י יישור תמונות ו/או מדידה מצילומים. שיטות שלא תמיד התאימו למדידת מבנים או שהיו לא מדויקות או שדרשו השקעת זמן עבודה רב. הסריקה עצמה נמשכת רק דקות ספורות ויוצרת מודל ענן נקודות המכיל מיליוני נקודות. השלב הבא הוא עיבוד הנתונים בתהליך שממיר את ענני הנקודות למודל תלת מימדי, שאותו ניתן לייצא ל-CAD וגם לשלב עם תמונה מעובדת.

המידע המתקבל מסריקת לייזר אמין ומדויק יותר בדרך כלל ומתאר את המצב הריאלי כפי שהוא בלי צורך להניח הנחות מקלות. לדוגמא, שקיעות, נטיות ותזוזות של חלקי מבני מתגלות בקלות ומאופיינות לצורך תכן. ניתן להתמקד בפרטים ארכיטקטוניים ולתעד אותם ברזולוציה גבוהה יותר, בשלב השני לאחר הסריקה הראשונית. לשם כך אדריכל התיעוד מסמן מראש אזורים אלו.
למרות שקיימות טכנולוגיות שבודקות דברים מסוימים בצורה מוגבלת, אם מבצעים שימור כולל למבנה מורכב (גיאומטרית), הרי שסריקה ממוחשבת אחת תהיה זולה יותר מצרוף כל הבדיקות החלקיות הנדרשות.
 

מערכת BIM - Building Information Modeling למידול המידע במבנה, היא מערכת מידע המאפשרת יישומים של כל התוכנות הייעודיות, מכל התחומים המקצועיים, בכל חיי המבנה.
  • BIM נותן יותר מאשר תצוגה תלת מימדית דינאמית של המבנה, הוא מערכת הפועלת בצורה חכמה ומשולבת ע"י שימוש באלמנטים פרמטריים חכמים שהם גם קונטקסטואליים וגם סמנטיים. כלומר, לכל אלמנט וירטואלי, המייצג עצם פיסי, צמודות תכונות, המתארות את העצמים עצמם וגם את היחסים ביניהם בקונטקסט של הפרויקט. המודל מאפשר עושר סמנטי ע"י הגדרה של היחס בין עצמים בצורות שונות. ןבאופן שניתן לערוך אותם לצורך אנליזה או סימולציה.
  • בנוסף, מגדיר ה-BIM מודל גיאומטרי חזק, נאמן, מדויק ודינאמי. מודל המאפשר עדכון אוטומטי של שינויים בכל המבטים הנדרשים. (במודל דינאמי אפשר להסתובב בתוכו, לשנות אותו לגזור אותו ולחבר לו חלקים חדשים מבלי לפגוע בשלמות המודל של הבניין כולו).
  • ה-BIM משמש כמכרה מידע לביצוע סימולציות וחישובים על פי נתוני המודל. מאחר וכל המידע הנדרש נגיש לביצוע אנליזות וסימולציות ומועבר לכל הגורמים השונים בצורה מהירה ויעילה בפורמט IFC הפתוח.
  • BIM נחשב למודל עשיר, שבו כל העצמים מכילים תכונות ויחסים מוגדרים. ניתן להרחיב את המידע לפי משמעות האובייקט אם לפי ספריה קיימת או על ידי הגדרת תכונות מיוחדות.
  • מודל BIM מאחסן את כל האינפורמציה במאגר אחד, המבטיח עקביות, דיוק ונגישות למידע. המודל מאפשר אינטגרציה של התכן בפורמט פתוח ומשותף לכולם. וגילוי התנגשויות מיידי.
  • מודל BIM מאפשר אפיון סמנטי של האלמנטים, הכולל שלבי ביצוע, לוחות זמנים ומחירים. ותומך בניהול הבניה והתחזוקה לאורך כל חיי המבנה.
  • הכנת מודל BIM מחייבת הבנה בתכן מבנים. למעשה, במקרים של מבנים קיימים מתבצע מעין תכנון לאחור (reverse engineering). הבדיקה, לעומת זאת פשוטה יחסית ומגלה מיידית אי התאמות.
  • בנייה של כל מודל מחייבת מידע שלם, מוגדר ומוחלט של כל מרכיבי התכנון. בתהליך תכנון מבנה חדש, הבעיה היא שבשלבים הראשוניים, שבהם הרעיון מתגבש, לא כל הנתונים ידועים ואי אפשר לספק אותם ל-BIM. במבנים קיימים ובכללם מבנים לשימור, ניתן להפיק את כל הנתונים ממדידות בשטח.
  • הערך המוסף של BIM הוא יכולת תפעול בין תחומית בכל שלבי הבניין. מבנים לשימור הם בדרך כלל מורכבים, הן על פי הגדרתם וגם על פי תפקודם העתידי. צוות התכנון והבקרה מכיל הרבה יועצים והאינטגרציה של המידע חיונית לתכן – design.
  • תנאי להפעלה יעילה של BIM במבני שימור, הוא קיומם של תכונות מוגדרות מראש בפורמט IFC המתאימות למבנים היסטוריים. כמו כן נדרשות תכנות אנליזה וסימולציה היכולות לקלוט ולייצא קבצים בפורמט הנ"ל.
  • נקודת המפתח היא הקליטה של מודל ה-CAD המתקבל מעיבוד סריקת הלייזר והמרה שלו למודל BIM. לשם כך נזכור שמודל CAD הוא מודל גיאומטרי של פוליגונים מרחביים, ומודל BIM הוא מודל פרמטרי המכיר בכל תכונות הקירות, החלונות והדלתות, למשל. לשם כך צריך להקנות לישויות הגיאומטריות תכונות מבניות ואחרות. תהליך שנעשה ידנית כיום, אך ניתן להאצה באמצעות מנועי חיפוש ואוטומציה של שינויי המאפיינים באלמנטים דומים. לאחר הקניית התכונות לעצמים, ניתן לייצא את המודל בפורמט IFC לתכנת BIM.
 
מצ"ב מבט על מודל כנסיה ששימש לאנליזה סטרוקטוראלית בתכנת FEM וחתך של פרויקט נוסף בתכנת solibri.
 

לסיכום, למרות שמדובר בטכנולוגיה חדשה (חלקה בפיתוח) האינטגרציה שבין סריקת לייזר ומידול המידע היא הדרך הנכונה לטיפול במבנים היסטוריים, בעיקר במבנים מורכבים, המתוכננים לקיים ארוך, והיא תיושם לדעתי בשנים הקרובות.

צור קשר