Inleiding

15 april 2019. De wereld kijkt geschokt toe hoe de Notre Dame van Parijs, een van de meeste iconische symbolen van de Franse Cultuur en gotische architectuur, in vlammen opgaat. De verwoestende brand dreigt eeuwen aan geschiedenis en kunst te vernietigen. Als de rook optrekt en de omvang van de schade zichtbaar wordt, rijst een moeilijke vraag: hoe kunnen we dit meesterwerk ooit nog herstellen tot zijn oude glorie?

De onverwachte held in het verhaal van deze monumentale taak is BIM. In dit artikel onderzoeken we hoe 3D-modelleren en databeheertools worden ingezet om nieuw leven te blazen in de 850 jaar oude kathedraal; een taak waarbij eeuwenoud vakmanschap en 21e-eeuwse innovatie elkaar ontmoeten.

In de nasleep van de ambitieuze belofte van Emmanuel Macron – de Notre Dame binnen vijf jaar “mooier dan voorheen” herstellen – is BIM omarmd als cruciaal hulpmiddel. BIM helpt niet alleen bij het behouden van de historische nauwkeurigheid en integriteit van de kathedraal, maar helpt ook bij het organiseren en verduidelijken van het complexe restauratieproces en stelt diverse teams van experts in staat om op een ongekend efficiënte wijze samen te werken.

Het verhaal van de digitale wedergeboorte van de Notre Dame leert ons hoe BIM de erfgoedconservatie revolutioneert, welke uitdagingen komen kijken bij het instellen van moderne technologie op eeuwenoude architectuur en welke waarde dit project heeft voor de toekomst van historische restauratie.
‍

Schade en de eerste reactie

De brand van April 2019 in de Notre Dame veroorzaakte uitgebreide schade:

• De 13e-eeuwse eikenhouten dakconstructie en 19e-eeuwse torenspits werden vernietigd.

• Delen van het stenen gewelf stortten in.

• Kunstwerken en relikwieën raakten beschadigd door hitte en puin.

• 400 ton aan lood vanuit het dak smolt – dit bracht gezondheidsrisico’s met zich mee.

De eerste reactie bestond uit:

• Een 15-uur durende brandbestrijding om de klokkentorens te redden.

• Tijdelijke constructies om het gebouw te stabiliseren.

• Herstel en categorisering van de overlevende artefacten.

• Inzet van bestaande digitale scans; met name de laserscans van Andrew Tallon uit 2010.

• Milieusaneringsoperaties tegen loodvervuiling.

Al deze uitdagingen benadrukken de behoefte aan geavanceerde reconstructieplanning en hebben geleid tot het gebruik van Building Information Modeling (BIM) als cruciaal hulpmiddel in het restauratieproces.
‍

De keuze voor BIM

De complexiteit van de reconstructie van de Notre Dame leidde tot het gebruik van BIM vanwege een aantal belangrijke redenen:

1. Uitgebreide digitale documentatie

• Met BIM is het mogelijk om een gedetailleerd 3D-model van de kathedraal op te stellen.

• Het kan gegevens van eerdere bronnen – laserscans, foto’s en historische documenten – integreren.

2. Behoud van historische nauwkeurigheid

• BIM maakt het nauwkeurig in kaart brengen van de beschadigde gebieden mogelijk.

• Het faciliteert de nauwkeurige recreatie van ingewikkelde architectonische details.

3. Samenwerking en Coördinatie

• BIM biedt een centraal platform voor architecten, ingenieurs en conservatoren.

• Het maakt real-time updates en informatie-uitwisseling mogelijk.

4. Simulatie en Analyse

• BIM kan structurele analyses opstellen en reconstructiebenaderingen testen.

• BIM helpt bij het plannen van logistiek en bouwvolgorde.

5. Toekomstig Onderhoud

• BIM creëert een uitgebreide digital twin voor doorlopend onderhoud.

• Er is potentiële integratie met IoT-sensoren voor monitoring.

De keuze om BIM te gebruiken werd ondersteund door Autodesk, dat zijn AEC-software en BIM 360-platform aanbood voor het project. Met het gebruik van deze technologie werd een brug geslagen tussen eeuwenoude ambacht en moderne, digitale hulpmiddelen.
‍

Het BIM-proces in de reconstructie van de Notre Dame

Het proces begon met het opstellen van een zeer gedetailleerd 3D-model, met daarin alle essentiële informatie in de vorm van leesbare en gestructureerde data. Dit vormde de digital twin van het iconische bouwwerk.

Om dit model te kunnen bouwen, gebruikte het reconstructie team een combinatie van nieuwe laserscans en fotogrammetrie, aangevuld met de scans die wijlen Andrew Tallon in 2010 uitvoerde. Tallon, een Belgische kunst- en architectuurhistoricus , gebruikt een krachtige laser om zijn scans van de Notre Dame te kunnen maken. Deze scans voerde hij uit om de aard van de gotische structuur te doorgronden en eventuele structurele anomalieën te identificeren. Onderzoeken en schetsen die zijn opgesteld voor deze tijd, hadden de neiging om te compenseren voor uitlijningsfouten, en overschatten daarmee de mogelijkheden en precisie van de 13e-eeuwse bouwers. Tallon kwam tot zijn resultaten door, met als naslagwerk een Europese kunstdocumentaire, beginnend bij de ingang aan de westzijde, met een Leica Geosystems laserscanner een top-tot-teen scan van de kathedraal te maken. Zijn scans zijn tot op heden de enige echte as-built meting van de kathedraal en bieden een uiterst nauwkeurige weergave van de complexe geometrie van de kathedraal. Het Revit-model dat hieruit tot stand kwam, bevat meer dan 12,000 objecten en is een getuigenis van de complexiteit van de gotische architectuur van de Notre Dame. Helaas is Tallon overleden voor hij het belang van zijn werk heeft kunnen meemaken.

Een van de meest uitdagende onderdelen van de digitale weergave was het modelleren van de 186 unieke gewelven. Elk gewelf, met zijn eigen unieke kromming en nuances, vereiste een sterk oog voor detail. Dit proces benadrukt het vakmanschap achter de constructie van de Notre Dame, en dat dit in kaart is gebracht zegt veel over het potentieel van BIM in het behoud en de reconstructie van historische structuren.

Met hulp van Autodesk’s BIM 360, is het gelukt om een divers team van meer dan 250 vakmensen, architecten, ingenieurs, en specialisten in real-time toegang te verlenen en te laten bijdragen aan het model. Naast zijn functie in het ontwerp en samenwerking, is het BIM-model ook van grote waarde geweest bij de meer pragmatische kant van de reconstructie. Zo is het model gebruikt om de logistiek op de bouwplaats te organiseren, optimale kraanposities te betalen en de levering van materiaal te coördineren in de krappe, stedelijke omgeving rondom de Notre Dame. Bovendien is het model belangrijk gebleken in het ontwerpen van nieuwe, geavanceerde brandpreventiesystemen, waardoor de herstelde kathedraal in de toekomst beter bestendig is tegen nieuwe rampen.

Desalniettemin is het proces niet vrij van uitdagingen geweest. Het aanpassen van BIM-software – normaliter gebruikt voor moderne constructies – aan het modelleren van een eeuwenoud Gotisch meesterwerk vraagt om een innovatieve aanpak. Het team heeft hard moeten werken om de balans te vinden tussen historische integriteit en de praktische aspecten van moderne bouwtechnieken en heeft creatieve oplossingen moeten bedenken om deze technologische kloof te overbruggen.

Naarmate de reconstructie vordert, blijft het BIM-model evolueren en reflecteert het iedere fase van de restauratie. Het is het plan om in de toekomst Internet of Things(IoT)-sensoren te integreren in het model, waarmee een nog geavanceerder systeem voor onderhoud en monitoring van de kathedraal wordt gecreëerd.
‍

Uitdagingen en oplossingen

Het mixen van eeuwenoude architectuur met moderne technologie maakt de inzet van BIM voor de reconstructie van de Notre Dame een ware pionierstaak. Het is dan ook niet gek dat er aanzienlijke uitdagingen aan dit project zaten, die elk om een innovatieve oplossing vroegen:

Modelleren van Gotische architectuur:

• Uitdaging: De onregelmatige geometrie van Gotische architectuur past niet gemakkelijk in de standaard parameters van de BIM-software.

• Oplossing: Het team heeft aangepaste modelleringstechnieken ontwikkeld en faciliteerde samenwerking tussen BIM-kenners en architectuurhistorici om complexe kenmerken zoals gewelfde plafonds en luchtbogen nauwkeurig weer te geven.

De balans vinden tussen restauratie en modernisering – Het team had de ingewikkelde taak om moderne veiligheidsmaatregelen te implementeren zonder daarbij de historische integriteit te verliezen. Ook hier bleek het BIM-model van onschatbare waarde door de volgende zaken mogelijk te maken:

• Simulatie van verschillende restauratiescenario’s.

• Integratie van moderne veiligheidssystemen met behoud van authentieke esthetiek.

• Virtueel testen van structurele aanpassingen voordat deze werden uitgevoerd.

Gegevensnauwkeurigheid en -consistentie – Met een grote hoeveelheid aan data vanuit laserscans, fotogrammetrie, historische documenten en metingen ter plaatse, is het cruciaal om nauwkeurig en consistent te zijn. Het team zorgde hiervoor door:

• Strikte protocollen voor gegevensvalidatie te hanteren.

• Een gecentraliseerd gegevensbeheersysteem binnen het BIM-platform op te stellen.

• Regelmatig de digitale gegevens met fysieke waarneming te vergelijken.

Aanpassen van BIM aan erfgoedconservatie – Anders dan bij typische bouwprojecten omvat de reconstructie van de Notre Dame het werken met een bestaande, beschadigde constructie van grote historische waarde. Om dit uit te voeren is het nodig om:

• BIM-workflows zo aan te passen dat ze bestaande elementen opslaan.

• Traditionele restauratietechnieken te implementeren in het digitale model.

• Zeer gespecialiseerd conservatiewerk in te plannen in de BIM-omgeving.

Ondanks deze uitdagingen heeft dit project aangetoond dat er nieuwe methoden zijn om erfgoedconservatie aan te pakken, en dat het gebruik van BIM een nog niet eerder gekende nauwkeurigheid en uitvoering met zich mee brengt. De innovatieve oplossingen die zijn toegepast bij dit project zullen in de toekomst zeker hun invloed hebben op restauratieprojecten wereldwijd en zullen de erfgoedconservatie revolutioneren.
‍

Voortgang en blik op de toekomst  

Sinds de brand in 2019 zijn er, met het BIM-model als leidraad, grote stappen gezet in de reconstructie van de Notre Dame. Op dit moment is 90% van de restauratie voltooid en resteren alleen nog de laatste details. BIM heeft hierbij een cruciale rol gespeeld, van het repareren van het steenwerk tot de integratie van nieuwe veiligheidssystemen.

De ambitieuze deadline voor de heropening van de kathedraal op 8 december 2024 lijkt haalbaar, met een groot deel van het werk dat voorloopt op schema. De technieken die hier zijn ontwikkeld vormen mogelijk een nieuwe standaard in de wereldwijde erfgoedconservatie en revolutioneert de wijze waarop we in de toekomst historische constructies zullen onderhouden.  

Het gedetailleerde BIM-model dient als digital archief voor de toekomst. Daarnaast liggen er plannen om IoT-sensoren te integreren voor toekomstig onderhoud. Deze levende digital twin biedt nieuwe kansen voor publieksinteractie; van virtuele tours tot educatieve programma’s.

Met het herrijzen van de Notre Dame is ook een testament geboren aan de samenwerking tussen eeuwenoud vakmanschap en digitale innovatie, en daarmee een nieuwe standaard voor het behoud van cultureel erfgoed over de hele wereld.

Deze harmonieuze mix van heden en verleden herinnert ons eraan dat we de tools van morgen nodig hebben om het verleden te beschermen. Als een Jedi die zijn eeuwenoude wijsheid combineert met zijn gloednieuwe lichtzwaard, verbindt de restauratie van de Notre Dame de kracht van traditie met digitale middelen, en vereeuwigt het dit meesterwerk in zowel staal als in de digitale wereld.