Retro-digitising non-Euclidean physical models in construction history: Challenges, results and potentials

• Autorzy: Wenzel Baris , Vöhringer Christian , Schmid Benjamin , Weber Christiane

Identyfikatory

DOI

10.37190/arc240404

Warianty tytułu

PL

Retrodigitalizacja nieeuklidesowych modeli fizycznych w historii budownictwa. Wyzwania, efekty i możliwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A range of established methods are currently available for the production of digital models to document, survey, or further develop buildings. Equipment and other technologies have been adopted from other disciplines, such as geodesy, and further developed specifically for the construction industry. These methods, therefore, have a very specific purpose and quickly reach their limits when they leave this primary area of application. As part of a research project “Last Witnesses – Physical Models in Civil Engineering” funded by the German Research Foundation (DFG SPP 2255), an attempt was made to transfer known methods of retro-digitisation from architecture to smaller-scale objects to create digital representations. These small-scaled objects are so-called physical models (Messmodelle), a particular type of model mainly used in civil engineering in the past to test load-bearing structures. The models were mainly used in the 20th century to calculate the behaviour of complex structures; however, both the model building and the mathematical calculations were very time consuming and prone to errors. From the 1960s and 1970s onwards they were replaced by the first powerful computers in the construction industry. This contribution will discuss the special characteristics of these physical models and why they were replaced by computers. We describe the applicability of the different non-destructive methods of retrodigitisation and analyse the advantages and disadvantages of the structured light 3D scan, the 3D laser scan, and photogrammetry. In a further step, the potential of the produced digital twins in different contexts, such as restoration, engineering, or architectural history, will be demonstrated.

PL

Obecnie dostępnych jest wiele metod tworzenia modeli cyfrowych do dokumentowania, badania lub dalszego rozwoju budynków. Sprzęt i inne technologie zostały przejęte z innych dyscyplin, takich jak geodezja, i są dalej rozwijane specjalnie dla branży budowlanej. Dlatego też metody te mają bardzo konkretny cel i ich zastosowanie jest ograniczone przy zmianie głównego obszaru zastosowań. W ramach projektu badawczego „Ostatni świadkowie – modele fizyczne w budownictwie lądowym” finansowanego przez Niemiecką Fundację Badawczą (DFG SPP 2255) podjęto próbę przeniesienia znanych metod retrodigitalizacji z architektury na obiekty o mniejszej skali w celu stworzenia reprezentacji cyfrowych. Te obiekty o małej skali to tak zwane modele fizyczne (Messmodelle), szczególny typ modelu stosowany w przeszłości głównie w inżynierii lądowej do testowania konstrukcji nośnych. Modele te były używane w XX w. do obliczania zachowania złożonych konstrukcji, jednak zarówno tworzenie modelu, jak i obliczenia matematyczne były bardzo czasochłonne i podatne na błędy. Od lat 60. i 70. XX w. zostały one zastąpione przez pierwsze wydajne komputery w branży budowlanej. W artykule omówiono szczególne cechy tych modeli fizycznych i powody, dla których zostały zastąpione komputerami. Opisano przydatność różnych nieniszczących metod retrodigitalizacji i zanalizowano zalety i wady skanowania 3D światłem strukturalnym, skanowania laserowego 3D i fotogrametrii. W kolejnym kroku zademonstrowano potencjał wytworzonych cyfrowych bliźniaków w różnych kontekstach, takich jak renowacja, inżynieria lub historia architektury.

Słowa kluczowe

EN

architecture; physical models; reverse engineering; digital twin; data storage

PL

architektura; modele fizyczne; inżynieria odwrotna; bliźniak cyfrowy; przechowywanie danych

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Architectus
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 4 (80)
• Strony: 31--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Wenzel Baris

• Institute of Architectural History, University of Stuttgart, Germany

• https://orcid.org/0009-0000-5738-2722

autor

Vöhringer Christian

• Institute of Architectural History, University of Stuttgart, Germany.

• https://orcid.org/0000-0002-0596-0989

autor

Schmid Benjamin

• Institute of Architectural History, University of Stuttgart, Germany.

• https://orcid.org/0000-0003-0593-8340

autor

Weber Christiane

• Institute of Architectural History, University of Stuttgart, Germany.

• https://orcid.org/0000-0001-5446-8707

Bibliografia

• Addis, Bill, ed. Physical models: their historical and current use in civil and building engineering design. Ernst & Sohn, 2021.
• Bühler, Dirk, and Christiane Weber. “Epilogue: A future for models from the past.” In Physical models. Their historical and current use in civil and building engineering design, edited by Bill Addis. Ernst & Sohn, 2021.
• DGF, SPP 2255. Construction as cultural heritage – Principles for engineering- based and interlinked conservation strategies for the built heritage of the high modern era. Accessed May 24, 2024. https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/422730777?language=en.
• Gade, Jan, Ekkehard Ramm, Karl-Eugen Kurrer, and Manfred Bischoff. “Marc Biguenets Beitrag zur Berechnung der Seilnetztragwerke für die Olympischen Spiele 1972.” Stahlbau 91, H. 9 (2022): 612–21. https://doi.org/10.1002/stab.202200048.
• Hossdorf, Heinz. Modellstatik. Bauverlag, 1971.
• Kleinmanns, Joachim. “Der deutsche Pavillon der Expo 67 in Montreal: ein Schlüsselwerk deutscher Nachkriegsarchitektur.” DOM, 2020.
• Ortlieb, Claus Peter. “Heinrich Hertz und das Konzept des mathematischen Modells des Modellbegriffs.” In Heinrich Hertz (1857– 1894) and the Development of Communication. Proceedings of the International Scientific Symposium in Hamburg Oct. 8–12, 2007, Norderstedt 2008. Accessed May 17, 2024, at https://www.math. uni-hamburg.de/personen/ortlieb/OrtliebHertzModell.pdf.
• Schlaich, Jörg, H. Altmann, R. Bergermann, K. Gabriel, K. Horstkötter, K. Kleinhanss, et al. “Das Olympiadach in München.” IABSE 9, (1972): 365–77. https://doi.org/10.5169/SEALS-9577.
• Schmid, Benjamin, Eberhard Möller, Andreas Putz, Christiane Weber, and Baris Wenzel. “Die Seilnetzmodelle zur Olympiadachlandschaft in München. Letzte Zeugen der Modellstatik. Ein Bericht aus dem DFG-Schwerpunktprogramm Kulturerbe Konstruktion”. Stahlbau 93 (2024). https://doi.org/10.1002/stab.202400017.
• Schmid, Benjamin, and Christiane Weber. “Das Messmodell für die Alster- Schwimmhalle Hamburg – ein interdisziplinäres Zusammenwirken Stuttgarter Bauingenieure auf dem Gebiet der Modellstatik.” Schriftenreihe der Gesellschaft für Bautechnikgeschichte 5 (2021): 207–22.
• Schmid, Benjamin, Christiane Weber, Baris Wenzel, and Eberhard Möller. “Tool – Object – Fragment: The Afterlife of Physical Measurement Models.” In Structural Analysis of Historical Constructions. SAHC 2023, edited by Yohei Endo, and Toshikazu Hanazato. Heidelberg, 2023. https://doi.org/10.1007/978-3-031-39450-8_75.
• Weber, Christiane. “Der deutsche Pavillon auf der Weltausstellung in Montréal 1967.” In Rolf Gutbrod. Bauen in den Boomjahren der 1960er, edited by Klaus Jan Philipp. Müry Salzmann, 2011.
• Wenzel, Baris, Eberhard Möller, Benjamin Schmid, and Christiane Weber. “Last Witness and digital twin – physical and digital modelling the Munich Olympic sport hall – a case study.” In X. International Conference on Textile Composites and Inflatable Structures – Structural Membranes 2021, edited by Kai-Uwe Bletzinger, Roland Wüchner, and Carlos Lázaro, at https://www.scipedia.com/publicWenzel_ Moeller_2021a.