CC BY
108
УДК: 069.6 ББК: 79.1
Т.И. Козлова, г. Новосибирск Научный руководитель: В.В. Талапов
Методика информационного моделирования Спасской церкви из Зашиверска и преимущества ее применения для сохранения памятников древнерусского деревянного зодчества
Аннотация
Существует уже множество примеров того, насколько компьютерные технологии оказы-ва-ются незаменимыми для реставрационной деятельности памятников недвижимого архитектурного наследия и музейного дела. Это и виртуальные путешествия, и электронные экспозиции, и архивы и каталоги и другое. О том, какие возможности можно извлечь из технологии информационного моделирования зданий, а именно моделей, созданных в продукте Autodesk Revit, для деятельности по сохранению и популяризации существующих памятников древнерусского деревянного зодчества, пойдет речь в настоящей статье.
Ключевые слова: информационное моделирование, памятники древнерусского деревянного зодчества, музейное дело, реставрация, Спасская церковь из Зашиверска.
Памятники древнерусского деревянного зодчества отличаются уникальностью каждого существующего объекта. При этом ценную информацию представляют не только сами памятники, но и приемы и способы возведения деревянных сооружений [1]. Образ существующего памятника не составляет труда запечатлеть с помощью современных компьютерных программ для черчения и трехмерного моделирования, фотографических средств, лазерного сканирования, а также авторских графических и живописных реконструкций. Но технология информационного моделирования в отличие от них выступает и в качестве помощника при анализе конструктивной схемы памятника, особенно если нет возможности «заглянуть внутрь» оригинала.
В процессе создания информационной модели или ее изучения специалист архитектор-реставратор «думает», как устроен объект, на что опирается каждое бревно и какой смысл несет каждый скрытый элемент. Он видит не только внешнюю оболочку памятника, но и его «строительный объем».
Демонстрация возможностей технологии BIM и ее пользы проведена на примере объекта: Спасская церковь из Зашиверска — экспоната Историко-архитектурного музея под открытым небом Института археологии и этнографии СО РАН в Новосибирском Академгородке, так как эта церковь является уникальным памятником древнерусского зодчества традиционного типа шат-ровых храмов. В процессе работы были созданы две информационные модели самой церкви и звонницы Зашиверского острога по чертежам проекта реставрации 1985-86 гг., выполненным Институтом «Спецпроектреставрация» (рис. 1 и 2).
Для моделирования были оцифрованы архивные материалы техно-рабочего проекта по реставрации памятника. Особое внимание уделялось фиксационным (маркировочным) чертежам сохранившихся конструкций памятника, а также второму варианту маркировочных чертежей, в котором предусмотрены включения окончательного решения конструкций подклета,
элементов жесткости и устройства обвязки галереи.
Моделирование происходило путем нестандартного использования инструментария программы Autodesk Revit. Под нестандартным подразумевается использование по непрямому назначению инструментов программы, которые предназначены для проектирования современных строительных объектов. Информационная модель церкви создавалась в такой последовательности, в какой происходила сборка памятника в процессе реставрационных работ, по дискретной методике, когда объект рассматривается одновременно и в целом, и как множество элементов (набор должным образом расположенных и маркированных элементов, из которых собрана сама церковь) [2].
Информация о каждом этапе возведения содержится в общем файле модели и может быть представлена единовременно. Каждая стадия имеет описательную часть и графическое представление, а также физические характеристики свойств материалов, из которых состоит каждый элемент. При наполнении модели физическими характеристиками обязательно должно учитываться реальное состояние каждого элемента. Все физико-механические свойства материалов вносятся в модель каждой конструкции не в целом, а с известными границами участков включений иного материала или потерей свойств существующего материала, в соответствии с данными лабораторных исследований и архитектурных обмеров.
Таким образом, в информационной модели памятника присутствуют следующие группы материалов: 1) строительные материалы, из которых в свое время было возведено сооружение, 2) современные материалы реставрационных дополнений, 3) специальные материалы, используемые для консервации подлинных частей памятника, 4) обычные современные строительные материалы для скрытых конструкций, кровель, покрасок [3].
Выполнение таким образом моделирования процесса реставрационных работ дает возможность производить мониторинг состояния конструкций и проектировать в дальнейшем работы по реставрации объекта.
Информационная модель звонницы создавалась также из отдельных элементов: бревен и досок. С помощью такой модели не составляет в дальнейшем большого труда создавать видео-презентации, демонстрирующие очередность сборки памятника, представлять каждую деталь каркаса или декора, изучать способы крепления деревянных бревен в прочную самонесущую конструкцию.
Каждая информационная модель содержит в себе библиотеку семейств. Семейством в Autodesk Revit называется файл любого составного элемента объекта (например, бревно, лемех, окно, дверь, стойка, причелина, тесина и т.д.). В процессе моделирования создаются параметрические семейства всех элементов конструкции объекта. Они имеют графическое представление, количественные характеристики геометрии, свойств материалов, описание. Поэтому информационная модель несет в себе еще и функции электронного каталога всех элементов, из которых состоит недвижимый объект архитектурного наследия.
Файлы семейств всех созданных информационных моделей (оцифрованных памятников) удобно собирать в централизованные электронные музейные каталоги и базы данных (с помощью решений инженерного документооборота). Причем делать это можно не только по конструктивному признаку, что логичнее для современных графических компьютерных программ (например, стены, окна, двери и т.д.), но и в соответствии с музейной классификацией: хронологическая, географическая, авторская и именная, тематическая, предметная. Для этого нет необходимости производить дополнительные графические работы или наполнять информацией элементы, собранные в каталог, так как файлы семейств уже будут содержать в себе все атрибутивные данные: историческое название предмета, назначение, техника изготовления, надписи, подписи, клейма, маркировка (что весьма важно для реставрационных объектов).
27
Некоторые атрибутивные данные могут указываться в самой модели памятника в окне «свойства» каждого элемента конструкции: данные по изготовлению в соответствии с проектом реставрации или описание назначения каждого бруса. Например, в свойствах кружала главки информационной модели (рис. 3) указано: толщина элемента — «60 мм»; материал — «сосна»; рекомендации по реставрации: «конструкцию кружала обработать по рекомендациям №2405. Соединение элементов кружала "в полдерева" крепить кованными гвоздями. Изготовить три кружала, используя шаблон и сохранившиеся кружала» [4]. В описании бревна (рис. 4) указано: «существующие венцы сруба церкви», маркировка типоразмера — «Т-18».
Такое подробное документирование каждого элемента становится важным инструментом работы как для хранения музейных фондов о недвижимых объектах архитектурного наследия, так и для реставрации памятников. Информационная модель аккумулирует в себе данные бумажных архивов, и одновременно является копией самого оригинала объекта, таким образом являясь музейным исследовательским продуктом.
Модель Зашиверской церкви получила интересный опыт применения в проектировании и строительстве новых церквей — аналогов памятников древнерусского деревянного зодчества. Оказалось, что без технологии BIM появляется много проблем, связанных с уникальностью конструкций таких строительных объектов, и все современные графические программы неизбежно дают погрешности проектных решений. Свидетельство о пользе разработанной методики информационного моделирования памятника древнерусского зодчества получено при строительстве церкви в честь иконы Спаса Нерукотворного, возводимой как церкви-памятника Сибирским первопроходцам в городе Новосибирске (заказчик — протоиерей Дмитрий Полушин, настоятель прихода в честь святой Евфросинии Полоцкой).
Во-первых, созданная по такой же методике, что и Спасская церковь из Зашиверска, информационная модель возводимого здания (рис. 5) стала инструментом анализа устройства шатровой части и выбора варианта конструкции. Было решено принять конструктивное решение шатра из металлического каркаса в силу рациональности техники изготовления при существующих условиях строительства и обеспечения надежности конструкций при воздействии нагрузок. Во-вторых, наглядное представление стыковки бревен в прочную самонесущую конструкцию в различных ракурсах и масштабе стало весьма полезным для воспроизведения ее строителями, которые не имеют достаточно опыта в возведении шатровых деревянных храмов.
Благодаря информационной модели объекта удается избежать потери средств, собранных на строительство церкви (изначальный проект металлического каркаса шатра был выполнен с погрешностями размеров звеньев каркаса). Уже изготовленные на заводе, их не смогли бы собрать на месте в единую конструкцию. Это произошло бы вследствие того, что чертеж восьмигранной пирамиды каркаса создавался по принципам геометрических пропорций инструментами черчения, а не с помощью пространственной модели. Информационная модель же позволила построить сложную геометрию каркаса с соблюдением центрирования завершения шатра.
В качестве выводов об описанной в настоящей статье методике можно привести ряд отличительных особенностей информационной модели памятника архитектуры от обычной компьютерной трехмерной модели.
1. Важным моментом информационного моделирования является создание модели в полном соответствии с оригиналом, дошедшим до наших дней, со всеми включениями, переделками и позднейшими наслоениями. Важна информация о способах возведения памятника, возможных разрушениях, работах по восстановлению, реставрации.
2. Для характеристики компьютерных моделей автором были введены такие понятия, как
28
традиционная и дискретная методики моделирования. Традиционная методика чаще используется в обычном трехмерном моделировании и характеризуется преобладанием базовых инструментов программ. Дискретная же методика использует возможности инструментария гораздо шире их названия. Целью дискретной методики является отслеживание каждого составного конструктивного элемента модели.
3. Работа с памятниками отличается от обычного моделирования в применяемых программах. Для информационного моделирования могут использоваться продукты, разработанные в соответствии с технологией BIM: Revit, ArchiCAD, AECOsim BD. Под «обычными» средствами компьютерного моделирования понимаются продукты: 3ds Max, AutoCAD, SketchUp, Unity 3D, 3D World Studio.
4. Готовая модель содержит не только комплексную исследовательскую информацию об архитектурно-художественных особенностях, но и количественные характеристики материалов, описывающие физическое состояние конструкций и элементов и допускающие возможность их наполнения и последующей корректировки в результате проводимых обследований. Это является главным критерием того, что информационную модель можно называть базой данных памятника недвижимого архитектурного наследия.
В заключение автор выражает глубокую благодарность В.В. Талапову за руководство работой, а также компании Autodesk за бесплатно предоставленное программное обеспечение.
Список использованных источников
1. Козлова Т.И. Опыт создания информационной модели Зашиверской церкви. — М.: Информационный бюллетень Ассоциации «История и компьютер». — №4. — Октябрь 2014. — М., 2014.
2. Козлова Т.И., Талапов В.В. О методике применения BIM в моделировании памятников архитектуры // Международный электронный научно-образовательный журнал «AMIT» [Электронный ресурс]. — URL: http://www.marhi.ru/AMIT/2010/3kvart10/kozlova/abstract.php.
3. 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.
4. Материалы архива НПЦ по сохранению историко-культурного наследия Новосибирской области. №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.
Рис. 1. Информационная модель Спасской церкви из Зашиверска (графическая реконструкция автора)
Рис. 2. Информационная модель звонницы Зашиверского острога (графическая реконструкция автора)
Рис. 3. Атрибутивные данные элемента «кружало» информационной модели Спасской церкви из Зашиверска (графическая реконструкция автора)
Рис. 4. Атрибутивные данные элемента «бревно» информационной модели Спасской церкви из Зашиверска (графическая реконструкция автора)
Рис. 5. Информационная модель несущих конструкций церкви в честь иконы Спаса Нерукотворного
(графическая реконструкция автора)
УДК: 39.502.8
ББК: Т 5 в-г
А.Ю. Майничева, И.С. Степанцов, г. Новосибирск
Реконструкция печи в Спасской церкви из Зашиверска: мировоззренческие аспекты культуры жизнеобеспечения
Аннотация
В статье предложена реконструкция печи в трапезной церкви Спаса Нерукотворного образа, ставшей экспонатом Историко-архитектурного музея Института археологии и этнографии СО РАН. На основе имеющихся аналогов церквей Русского Севера обоснованы форма и материал печи и припечной конструкции, формирующие интерьер трапезной церкви. Показаны особенности воссоздания элемента культуры жизнеобеспечения в свете мировоззренческих установок церковной архитектуры XVIII — начала XIX в.
Ключевые слова: церковное зодчество, печь, трапезная, интерьер церквей XVIII — начала XIX в.
Актуальность исследований, в результате которых обнаруживаются связи культуры жизнеобеспечения этносов с их мировоззренческими установками, обусловлена необходимостью
32
