Introductie

Op 15 april 2019 keek de wereld toe hoe vlammen de Notre Dame de Paris overspoelden, een van de meest iconische symbolen van de Franse cultuur en gotische architectuur. De verwoestende brand dreigde eeuwenlange geschiedenis en kunstzinnigheid uit te wissen. Toen de rook optrok en de omvang van de schade duidelijk werd, rees een ontmoedigende vraag: hoe kon dit meesterwerk in zijn oude glorie worden hersteld?

BIM is een onverwachte held geworden in de monumentale taak om de Notre Dame opnieuw op te bouwen. In dit artikel wordt beschreven hoe tools voor 3D-modellering en gegevensbeheer worden gebruikt om deze 850 jaar oude kathedraal nieuw leven in te blazen, waarbij eeuwenoud vakmanschap wordt gecombineerd met innovatie van de 21e eeuw.

Naar aanleiding van de ambitieuze belofte van de Franse president Emmanuel Macron om de Notre Dame binnen vijf jaar „mooier dan voorheen” te herbouwen, heeft de wederopbouw BIM als cruciaal punt omarmd. Deze technologie helpt niet alleen om de historische nauwkeurigheid en integriteit van de kathedraal te behouden, maar maakt het complexe restauratieproces ook overzichtelijker en logischer, waarbij diverse teams van experts worden samengebracht in een ongekende samenwerking.

We ontdekken hoe BIM een revolutie teweegbrengt in het behoud van erfgoed, welke uitdagingen er zijn bij de aanpassing van moderne technologie aan oude architectuur en welke waarde dit project heeft voor de toekomst van historische restauratie wereldwijd.

De schade en de eerste reactie

De brand in april 2019 in de Notre Dame veroorzaakte grote schade:

• De 13e-eeuwse eikenhouten dakconstructie en de 19e-eeuwse spits werden vernietigd

• Delen van het stenen gewelfde plafond stortten in

• Kunstwerken en relikwieën zijn beschadigd door hitte en puin

• 400 ton lood van het dak smolt, wat gezondheidsrisico's met zich meebracht

Onmiddellijke reacties waren onder meer:

• 15 uur durende brandbestrijding om de klokkentorens te redden

• Tijdelijke constructies die zijn opgericht om het gebouw te stabiliseren

• Herstel en catalogisering van overgebleven artefacten

• Gebruik van bestaande digitale scans, met name de laserscans van Andrew Tallon uit 2010

• Milieusaneringsoperaties voor loodverontreiniging

Deze uitdagingen benadrukten de noodzaak van geavanceerde reconstructieplanning, wat leidde  tot de invoering van Building Information Modeling (BIM) als cruciaal instrument in het herstelproces.

De beslissing om BIM te gebruiken

De complexiteit van de reconstructie van de Notre Dame leidde om verschillende belangrijke redenen tot de invoering van Building Information Modeling (BIM):

1. Uitgebreide digitale documentatie:  

• BIM maakt het mogelijk om een gedetailleerd 3D-model van de kathedraal te maken

• Bevat gegevens van laserscans, foto's en historische gegevens

2. Behoud van historische nauwkeurigheid:

• Maakt nauwkeurige kartering van beschadigde gebieden mogelijk

• Vergemakkelijkt de nauwkeurige weergave van ingewikkelde architecturale details

3. Samenwerking en coördinatie:  

• Biedt een centraal platform voor architecten, ingenieurs en conservatoren
• Maakt realtime updates en het delen van informatie mogelijk

4. Simulatie en analyse:

• Maakt structurele analyse en testen van reconstructiebenaderingen mogelijk
• Helpt bij het plannen van de logistiek en de volgorde van de bouw

5. Toekomstig onderhoud:  

• Creëert een uitgebreide digitale tweeling voor doorlopend onderhoud
• Mogelijke integratie met IoT-sensoren voor monitoring

De beslissing om BIM te gebruiken werd ondersteund door Autodesk, dat zijn AEC-softwaresuite en BIM 360-platform aan het project aanbood. Deze toepassing van technologie vormt een brug tussen eeuwenoud vakmanschap en digitale hulpmiddelen voor het behoud van erfgoed.

Het BIM-proces voor de wederopbouw van de Notre Dame

Dit proces begon met de creatie van een zeer gedetailleerd 3D-model, inclusief alle benodigde informatie als leesbare en gestructureerde gegevens, dat als de digitale tweeling van de iconische structuur diende.

Om dit model te bouwen, gebruikte het reconstructieteam een combinatie van nieuwe laserscans en fotogrammetrie, aangevuld met de scans vóór de brand die wijlen Andrew Tallon in 2010 heeft uitgevoerd. Tallon, een Belgische kunst- en architectuurhistoricus, had in 2010 een krachtige laser gebruikt als onderdeel van zijn scan van de Notre-Dame. Destijds wilde Tallon een laserscan van het gebouw laten maken om de aard van de gotische structuur te begrijpen en om eventuele structurele afwijkingen te identificeren. Tot dan toe hadden alle standaardinquêtes die werden gebruikt om tekeningen te maken, uitlijningsfouten opgelost, waardoor de precisie en capaciteiten van 13e-eeuwse bouwers enigszins werden overschat.

Hij begon bij de ingang aan de westkant en gebruikte een laserscanner van Leica Geosystems om van boven naar beneden een scan van de kathedraal te maken met de steun van een Europese kunstdocumentaire. Deze gegevens waren uiteindelijk de enige echte meting van de kathedraal, en bronnen maakten een hoge mate van nauwkeurigheid mogelijk bij het vastleggen van de complexe geometrie van de kathedraal. Het resulterende Revit-model, met meer dan 12.000 objecten, is een bewijs van de complexiteit van de gotische architectuur van de Notre Dame. Helaas is hij overleden voordat hij het belang van zijn werk inzag.

Een van de meest uitdagende aspecten van deze digitale recreatie was het modelleren van de 186 unieke gewelven van de kathedraal. Elk gewelf, met zijn duidelijke kromming en structurele nuances, vereiste aandacht voor detail. Dit proces benadrukte niet alleen de architecturale complexiteit van de Notre Dame, maar onderstreepte ook het potentieel van BIM voor het behoud en de reconstructie van historische structuren.

Met behulp van BIM 360 van Autodesk kan een divers team van meer dan 250 vakmensen, architecten, ingenieurs en specialisten in realtime toegang krijgen tot en bijdragen aan het model. Naast zijn rol in ontwerp en samenwerking is het BIM-model waardevol gebleken voor praktische aspecten van de reconstructie. Het is gebruikt om ingewikkelde locatielogistiek te plannen, optimale kraanposities te bepalen en de levering van materiaal te coördineren in de beperkte stedelijke omgeving rond de Notre Dame. Bovendien is het model belangrijk bij het ontwerpen van nieuwe, ultramoderne brandpreventiesystemen, die ervoor zorgen dat de gerestaureerde kathedraal beter wordt beschermd tegen toekomstige rampen.

Het proces is echter niet zonder uitdagingen verlopen. Om moderne BIM-software, die doorgaans wordt gebruikt voor hedendaagse structuren, aan te passen om een eeuwenoud gotisch meesterwerk te modelleren, waren innovatieve benaderingen vereist. Het team moest een evenwicht vinden tussen de behoefte aan historische nauwkeurigheid en de praktische aspecten van moderne bouwtechnieken, waarbij vaak creatieve oplossingen werden gevonden om deze technologische kloof te overbruggen.

Naarmate de reconstructie vordert, blijft het BIM-model evolueren, waarbij elke fase van de restauratie wordt weerspiegeld. Met het oog op de toekomst zijn er plannen om sensoren van het Internet of Things (IoT) in het model te integreren, waardoor een geavanceerd systeem ontstaat voor doorlopend onderhoud en monitoring van de kathedraal.

Uitdagingen en oplossingen

De reconstructie van de Notre Dame met behulp van BIM was een pioniersproject, waarbij eeuwenoude architectuur werd gecombineerd met geavanceerde technologie. Dit unieke project heeft verschillende belangrijke uitdagingen met zich meegebracht, die elk innovatieve oplossingen vereisen:

Modellering van gotische architectuur:

• Uitdaging: de onregelmatige geometrieën van de gotische architectuur passen niet gemakkelijk in standaard BIM-softwareparameters.

• Oplossing: Het team ontwikkelde modelleertechnieken op maat, waarbij de samenwerking tussen BIM-specialisten en architectuurhistorici werd gehandhaafd om complexe kenmerken zoals gewelfde plafonds en luchtbogen nauwkeurig weer te geven.

Een evenwicht vinden tussen restauratie en modernisering — Het team stond voor de delicate taak om moderne veiligheidsvoorzieningen en structurele verbeteringen te integreren met behoud van historische authenticiteit. Hier bleek het BIM-model van onschatbare waarde, waardoor:

• Simulatie van verschillende restauratiescenario's

• Integratie van moderne veiligheidssystemen zonder afbreuk te doen aan de esthetiek van de kathedraal

• Virtueel testen van structurele verbeteringen vóór implementatie

Nauwkeurigheid en consistentie van gegevens — Met veel van laserscans, fotogrammetrie, historische documenten en metingen ter plaatse, is nauwkeurigheid en consistentie belangrijk. Het team heeft dit opgelost door:

• Implementatie van strenge protocollen voor gegevensvalidatie

• Ontwikkeling van een gecentraliseerd gegevensbeheersysteem binnen het BIM-platform

• Regelmatig vergelijken van digitale gegevens met fysieke observaties

BIM aanpassen aan erfgoedbehoud: In tegenstelling tot typische bouwprojecten wordt bij de reconstructie van de Notre Dame gewerkt met een bestaande, gedeeltelijk beschadigde structuur van immense historische betekenis. Dit vereiste:

• Standaard BIM-workflows aanpassen om bestaande elementen te documenteren

• Integratie van traditionele restauratietechnieken in het digitale model

• Planning van zeer gespecialiseerde conserveringswerkzaamheden binnen de BIM-omgeving

Ondanks deze uitdagingen heeft het gebruik van BIM nieuwe mogelijkheden geopend op het gebied van erfgoedbehoud, met ongekende precisie bij de planning en uitvoering. Naarmate het project vordert, zullen de innovatieve oplossingen die zijn ontwikkeld voor de Notre Dame invloed hebben op toekomstige restauratieprojecten wereldwijd, wat mogelijk een revolutie teweegbrengt op het gebied van historisch behoud.

Vooruitgang en toekomstperspectief

De reconstructie van de Notre Dame, geleid door het uitgebreide BIM-model, heeft sinds de brand in 2019 aanzienlijke vooruitgang geboekt. Op het moment dat dit blog werd gepubliceerd, is iets meer dan 90% van het werk al gedaan en zijn er nog enkele laatste werkzaamheden aan de gang. BIM speelde echt een cruciale rol en faciliteerde alles, van ingewikkelde steenreparaties tot de integratie van nieuwe veiligheidssystemen.

De heropeningsdeadline van 8 december 2024, hoe uitdagend die aanvankelijk ook was, lijkt op dit moment realistisch, aangezien er volgens de online bronnen al veel werk is verzet vóór de deadline. Technieken die hier worden ontwikkeld, zullen waarschijnlijk wereldwijd standaard worden voor het behoud van erfgoed, wat een revolutie teweegbrengt in de manier waarop we historische structuren behouden.

Het gedetailleerde BIM-model zal dienen als digitaal archief voor toekomstige generaties, met plannen om IoT-sensoren te integreren voor doorlopend onderhoud. Deze 'levende' digitale tweeling biedt nieuwe mogelijkheden voor publieke betrokkenheid, van virtuele rondleidingen tot educatieve programma's.

Nu de Notre Dame opnieuw opstaat, is dit ook een bewijs van eeuwenoud vakmanschap en digitale innovatie, waarmee een standaard wordt gezet voor het behoud van ons wereldwijde architecturale erfgoed.

Deze harmonieuze mix van verleden en toekomst herinnert ons eraan dat we, om onze geschiedenis veilig te stellen, de instrumenten van morgen kunnen en moeten omarmen. Net als een Jedi-meester die zowel oude wijsheid als een hoogtechnologisch lichtzwaard hanteert, verenigt de restauratie van de Notre Dame de kracht van traditie met digitale kracht, zodat deze schat zowel in steen als in de digitale wereld nog generaties lang blijft bestaan.