L'entreprise de Budapest CÉH Inc. il était nécessaire de mesurer le bâtiment de l'Opéra d'État hongrois et de créer un modèle informatique détaillé basé sur eux. Alliant les principes de la levée géodésique à la technologie des nuages de points, les spécialistes ont pu faire face à la tâche colossale qui les attendait sans perturber le mode de fonctionnement de l'opéra. Le modèle ainsi obtenu sera utilisé à l'avenir pour développer un projet de reconstruction de ce monument architectural et son exploitation ultérieure.
Bâtiment de l'Opéra d'État hongrois
130 ans d'histoire
La décision de construire le bâtiment de l'Opéra d'État hongrois a été prise en 1873. Sur la base des résultats d'un concours général, le jury a sélectionné le projet du célèbre architecte hongrois Miklós Ybl (1814-1891). La construction du bâtiment néoclassique, qui a commencé en 1875, a été achevée neuf ans plus tard. L'inauguration, à laquelle était invité l'empereur d'Autriche et roi de Hongrie François-Joseph, eut lieu le 27 septembre 1884.
Construit par Miklos Ibl, l'acoustique de l'opéra, qui est restée pratiquement inchangée au cours des 130 dernières années, continue d'attirer les amateurs d'art du monde entier. Des milliers de touristes visitent chaque année l'Opéra national hongrois, considéré comme l'un des plus grands monuments architecturaux du XIXe siècle à Budapest.
Des mesures
Le défi pour le CÉH était de réaliser des mesures grandeur nature non seulement du bâtiment principal de l'Opéra d'État hongrois, mais aussi d'autres bâtiments connexes (magasin, centre de vente, entrepôt, salle de répétition, bureaux et ateliers). Sur la base des points obtenus lors du processus de mesure des nuages, il était nécessaire de créer un modèle architectural reflétant pleinement l'état actuel de tous les bâtiments.
Les données collectées ont été traitées dans les applications Trimble RealWorks 10.0 et Faro Scene 5.5.
Il est important de noter que l'acquisition directe des données a pris beaucoup moins de temps que leur traitement ultérieur, car malgré le fait que les données aient été traitées presque immédiatement, la complexité du bâtiment exigeait une attention accrue dans le processus.
La combinaison de la mesure et du traitement simultanés a créé des difficultés supplémentaires. Chaque nouvelle pièce, présentée sous la forme d'un nuage de points, devait être placée dans un modèle unique et liée à tous les éléments précédemment placés dans celui-ci. De plus, il n'y avait tout simplement pas le temps de répéter les mesures ou de changer d'éléments, de sorte que toutes les opérations devaient être effectuées avec une grande précision la première fois.
Il faut également tenir compte du fait que les mesures ont été effectuées pendant l'exploitation de l'opéra. La nécessité de libérer progressivement certains entrepôts ou de permettre l'accès à certains locaux a conduit au fait que les mesures commencées dans une partie du bâtiment se sont poursuivies dans une autre partie du bâtiment, puis des spécialistes sont retournés dans des locaux auparavant inaccessibles. Bien entendu, une telle organisation du travail réduisait la vitesse de leur mise en œuvre et exigeait une coordination supplémentaire de l'ensemble du processus.
«La solution GRAPHISOFT BIMcloud nous a beaucoup aidés dans notre travail, en fournissant un accès rapide aux fichiers de presque partout dans le monde.» - Gábor Horváth, architecte principal, CÉH
Bien que les techniciens de mesure disposaient d'outils de positionnement suffisants, le personnel de l'opéra a d'abord déplacé accidentellement ces appareils, entravant gravement le processus d'alignement mutuel des nuages de points. Cependant, au fil du temps, les deux équipes ont appris à interagir et à ne pas s'immiscer dans leur travail quotidien.
Certaines pièces (comme les entrepôts d'accessoires) changeaient constamment, tandis que les surfaces d'autres pièces (par exemple, un système de suspension recouvert d'un treillis métallique ou des structures en coulisses) étaient extrêmement difficiles pour les instruments géodésiques - tout cela nécessitait des mesures supplémentaires.
Les plus difficiles et les plus laborieux ont été les mesures des surfaces voûtées et en zigzag présentes dans les zones techniques et auxiliaires aux niveaux inférieurs du bâtiment. Il était également difficile de reproduire les voûtes divisant le bâtiment en niveaux selon le plan de son auteur, Miklos Ibl.
Les supports et autres structures chevauchent souvent les surfaces des murs et des planchers. Dans de telles situations, les résultats de mesure ne pouvaient être utilisés que pour créer un modèle 3D très grossier. Par conséquent, pour obtenir des informations plus détaillées sur les endroits inaccessibles à un scanner 3D, l'enregistrement vidéo et photographique était souvent utilisé.
Les ensembles de données de mesure étaient auparavant importés dans Faro Scene 5.5, puis transférés vers Trimble RealWorks 10.0 pour le traitement final. Ce processus a pris un temps assez long, car le traitement des fichiers de nuages de points ainsi créés nécessitait une grande puissance de traitement.
Gestion de la bibliothèque de nuages de points
La taille des fichiers est très importante dans la gestion des données. Au cours du processus de mesure, un grand nombre de nuages de points ont été créés, et le détail de ces fichiers a atteint 40 millions de points par pièce. Les fichiers de cette taille ne pouvaient tout simplement pas être rassemblés. La première étape consistait à réduire le nombre de points à l'aide de Trimble RealWorks. Ensuite, lorsque le détail du fichier a été réduit d'un ordre de grandeur, il est devenu possible de combiner ces nuages, dont chacun contenait déjà environ 3-4 millions de points.
Des blocs optimisés et fusionnés de 20 à 30 millions de points ont été enregistrés avec une résolution ne dépassant pas un point par centimètre carré. Cette densité de points était suffisante pour créer un modèle détaillé dans ARCHICAD.
Un seul fichier de nuage de points optimisé a été exporté au format E57 compatible avec le logiciel d'architecture. Ainsi, l'équipe d'architectes a pu procéder directement à la modélisation.
La partie principale du modèle a été exécutée dans ARCHICAD 19. Dans le même temps, l'utilisation de la solution GRAPHISOFT BIMcloud, qui offre une vitesse d'accès acceptable aux fichiers de presque n'importe où dans le monde, a joué un rôle important dans le travail. Ce facteur était très important, car la taille du projet dépassait 50 Go.
Travailler sur le modèle
Lors de l'analyse du volume tridimensionnel du bâtiment, les anciens plans dimensionnels ont été initialement utilisés. Ces dessins 2D ont été considérablement affinés et améliorés avec des nuages de points.
Des écarts majeurs avec les anciens plans étaient apparents dès le départ, avec des complications supplémentaires survenant lors de la comparaison des plans d'étage à plusieurs niveaux. En 1984, le bâtiment a subi une reconstruction partielle, à la suite de laquelle certains éléments ont été remplacés, par exemple les supports en acier du système de suspension. La documentation publiée pour cette reconstruction a été très utile lors de la recréation d'un modèle de solutions de conception complexes, dans lequel il y avait des éléments plutôt minces qui n'étaient pas perçus par les scanners 3D. Il en était de même pour les structures mobiles telles que les éléments en acier de la scène, qui continuaient d'être utilisées lors des mesures.
Presque toute la géométrie a été créée dans l'environnement ARCHICAD. Des éléments très complexes tels que des statues ont été modélisés dans des applications tierces, puis importés dans ARCHICAD sous forme de maillages 3D triangulés. Ces éléments, constitués d'un grand nombre de polygones, n'ont été ajoutés au modèle qu'à la dernière étape.
Les plus grandes contraintes pour les architectes étaient la puissance de calcul des ordinateurs, car la taille des fichiers de nuages de points et le modèle avaient un léger impact sur les performances. Pour réduire la taille du modèle et améliorer la commodité de son utilisation, il était très important de minimiser la bibliothèque imbriquée. Dans les petits projets, la taille de cette bibliothèque ne joue pas un grand rôle, mais dans ce cas, elle contenait de nombreux éléments high-poly qui augmentaient considérablement la taille du projet et, par conséquent, créaient une charge excessive sur les ordinateurs. Pour améliorer la fluidité de la navigation 2D et réduire la taille des fichiers, certains éléments ont été enregistrés en tant qu'objets. Ainsi, il est devenu possible de placer n'importe quel nombre d'occurrences du même objet dans le modèle sans créer de nouvelles morphes ou d'autres éléments structurels. Une optimisation encore plus poussée a été obtenue en simplifiant les symboles d'objets 2D. Bien entendu, cette décision ne pouvait en aucun cas affecter les performances 3D, puisqu'elle ne réduisait pas le nombre de polygones présents dans le modèle. Ce problème a été résolu en ajustant les combinaisons de calques, par exemple en désactivant l'affichage des éléments décoratifs et des sculptures lors de la navigation 3D.
De nombreuses heures de travail et d'énormes efforts ont abouti à la création d'un modèle que tout le monde peut voir sur son appareil mobile. La planification détaillée et l'organisation par étapes de l'ensemble du processus de travail ont joué un rôle important dans la réussite.
Il convient également de noter qu'il est devenu possible de mesurer efficacement et de créer un modèle précis basé sur eux uniquement grâce au travail bien coordonné et à la disponibilité à l'interaction entre l'Opéra d'État hongrois et les employés du CÉH, qui ont déployé de nombreux efforts conjoints pour préserver et reconstruire ce magnifique monument architectural.
Modèle d'opéra dans le laboratoire BIMx
Bien que le modèle ARCHICAD ait été optimisé autant que possible, il contient encore environ 27,5 millions de polygones et environ 29 000 éléments BIM.
Les modèles BIM de cette taille sont très difficiles à visualiser dans l'application mobile GRAPHISOFT BIMx.
Mais la technologie BIMx Lab récemment créée s'adapte parfaitement à de telles tâches, ce qui vous permet de traiter presque n'importe quel nombre de polygones dans des modèles ARCHICAD de toute complexité!
Téléchargez l'application mobile BIMx Lab sur l'App Store d'Apple.
Pour évaluer les possibilités de cette nouvelle technologie, téléchargez le modèle de construction de l'Opéra d'État hongrois pour le BIMx Lab.
À propos de CÉH Inc
Planification, développement et conseil CÉH Inc. Est le premier département d'ingénierie du Groupe CÉH, un acteur clé du marché hongrois de la conception et de la construction. Avec plus de 25 ans d'expérience, le CÉH a accumulé une vaste expérience dans la conception, la construction et l'exploitation de bâtiments.
Le CÉH emploie des spécialistes de toutes les spécialités d'ingénierie associées à l'industrie de la construction. Le CÉH compte environ 80 employés, 10 succursales et 150 à 200 sous-traitants.
La superficie des projets BIM mis en œuvre par le CÉH dépasse 150 000 m².
Architectes CÉH Inc. utilisent ARCHICAD dans leur travail depuis plus de 10 ans. Le CÉH détient actuellement 26 licences et utilise GRAPHISOFT BIMcloud. Ce projet, réalisé dans ARCHICAD 19, était composé de trois à sept architectes en continu.
À propos de GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® a révolutionné la révolution BIM en 1984 avec ARCHICAD®, la première solution CAO BIM pour les architectes. GRAPHISOFT continue de dominer le marché des logiciels architecturaux avec des produits innovants tels que BIMcloud ™, la première solution de conception BIM collaborative en temps réel au monde, EcoDesigner ™, la première application mobile pour la démonstration et la présentation de modèles BIM. Depuis 2007, GRAPHISOFT fait partie du groupe Nemetschek.
