Fallstudie Kirche

Zusammenfassung

Das TBE Technologie Team führte den 3D-Scan des Kirchen-Denkmals mit Hilfe eines hochpräzisen 3D-Scanners, Trimble X7 mit Selbst-Kalibrierung, durch. Das Ergebnis des Heritage-Digitalisierungsprojekts bestand in der Erstellung eines möglichst realitätsnahen 3D-Modells mit möglichst vielen Detailelementen, innerhalb der Grenzen der verwendeten Software zur Erstellung dreidimensionaler Detailpläne.

Evangelische Kirche Teaca

Im Zentrum von Teaca, in Bistrița-Năsăud, fahren wir oft an einem mächtigen alten Gebäude mit einem denkwürdigen Turm vorbei, der wie aus einer sehr fernen Geschichte herausragt. Es ist die evangelische Kirche von Teaca, die über die Stadt aus der zweiten Hälfte des 14. Jahrhunderts wacht. Die Basilika, die auf der Liste der historischen Denkmäler des Kulturministeriums steht, hat bis heute viele Elemente bewahrt, die spezifisch für den gotischen Stil sind, aber auch für die sächsische Gemeinde, die sie erbaut hat. Sie ist ein wahres historisches Gebäudedenkmal (Zitiert nach: Daniela Marcu Istrate – “The Evangelical church in Teaca, Bistriţa Năsăud County. Archaeological investigations”).

Was sonst lässt uns in einer Welt der ständigen Suche nach Veränderung unseren Sinn für Identität und kulturelle Kontinuität entdecken, wenn nicht der Wunsch, das architektonische Erbe zu schützen und es für kommende Generationen intakt zu halten?

Denkmal Architektur

Die Kirche ist eine Basilika, die aus drei Schiffen, einem Chor und einer polygonalen Apsis mit Strebepfeilern besteht. Der architektonische Stil wird an der Westfassade durch einen imposanten Glockenturm vervollständigt. Obwohl das Äußere sein Alter nicht verrät, wird die Struktur im Inneren von Holzbalken gestützt. Es sind Spuren des Beginns einiger eingestellter Restaurierungsarbeiten. Die komplexe Architektur erschwert den Zugang zur Besichtigung sowie die Möglichkeiten der Analyse für die Durchführung eines Sanierungsprojekts.

Als wir uns entschlossen, das Dienstleistungsangebot von TBE Technologie mit einer hochmodernen technischen Lösung zu bereichern, hatten wir vor allem einen Aspekt im Auge: die Integration einer schnellen und einfachen Möglichkeit, Daten über alte und bestehende Konstruktionen abzurufen.
Wie haben wir das geschafft? Mit Scan-to-BIM – einer einfachen Methode des 3D-Scannens von Räumen, um auf einfache Weise die notwendigen Abmessungen für die spätere Erstellung der digitalen 3D-Darstellungen zu erhalten.

Diese 3D-Modelle, die aus Punktwolken (Eng. point clouds) bestehen, die durch Scannen erfasst werden, sind nicht nur benutzerfreundlich, sondern auch genau. Und die Evangelische Kirche von Teaca ist nicht nur ein altes Baudenkmal, sondern auch ein Symbol für die kulturelle Herkunft von Mihai Romonti, Geschäftsführer von TBE Technologie. Da er ursprünglich aus Teaca stammt, hat das Team gerne die Aufgabe übernommen, die technologische Basis für ein zukünftiges Sanierungsprojekt zu schaffen, wobei die Präzision der BIM-Modellierung durch 3D-Scannen zum Einsatz kommt.

Mihai Romonți, Besitzer von TBE Technologie erklärt:

„Ich bin in Teaca geboren und aufgewachsen, daher nimmt die evangelische Kirche einen zentralen Platz in den Erinnerungen an meine Kindheit ein, der Park um die Kirche war mein Lieblingsspielplatz.

Der Grad des Verrfalls, den diese Kirche erfahren hat und den es auch bei vielen anderen beeindruckenden Gebäuden gibt, die von den Sachsen und Ungarn geerbt wurden, von denen dieses wunderbare Dorf aufgebaut wurde, ist wirklich bedauerlich.

Das Erbe, das die sächsische Gemeinschaft hinterlassen hat, geht über das Materielle hinaus und beruht auf der Erziehung und den Werten derjenigen, die die Chance hatten, vor ’89 unter ihnen zu leben. Unmittelbar danach floh die große Mehrheit von ihnen aus dem Land.

Unser Ansatz war es, der sächsischen Gemeinde hier etwas zurückzugeben durch den Versuch, den Restaurierungsprozess der Kirche voranzutreiben, indem wir dem Evangelischen Bezirkskonsistorium CA Laserscanning-Dienstleistungen und 3D-Modellierung der Kirche zur Verfügung stellten, um den Grad der Bauschäden zu analysieren. Gleichzeitig soll es den Architekten und Statikern bei der Umsetzung des technischen Sanierungsprojekts dienen, indem es den „Erbauungszustand“ in Form eines 3D-Modells originalgetreu zur Verfügung stellt. Um den Scan durchführen zu können, baten wir um die Zustimmung und Erleichterung des Zugangs des Evangelischen Bezirkskonsistoriums C.A., das auf unsere Anfrage positiv reagierte.

Wir hoffen, dass unser Ansatz in naher Zukunft Kontinuität und Finalität finden, so dass die evangelische Kirche in Teaca wieder zum wichtigen Mittelpunkt religiöser, kultureller und touristischer Veranstaltungen in der Gegend wird.“

 

Das Team erstellte den Arbeitsplan im Büro, indem es die vor Ort aufgenommenen Fotos studierte. Anschließend, Ende März 2021, fuhren die TBE-Ingenieure nach Teaca, um die Arbeiten vor Ort zu beginnen. Mit einem hochpräzisen 3D-Scanner, dem Trimble X7 mit Selbstkalibrierung, führten sie einen kompletten Scan des Gebäudes durch, ohne den derzeitigen Zustand in irgendeiner Weise zu beeinflussen.

•   Sowohl der Außenbereich des Gebäudes als auch der Innenbereich einschließlich der Rahmenkonstruktion wurden gescannt

•   Um eine maximale Messgenauigkeit zu gewährleisten, wurden mehr als 100 Messstationen benötigt, die später im Post-Processing der Punktwolken (Eng. Point cloud) exakt miteinander verbunden wurden.

Die Auswertung der Punktwolke, überlagert von hochauflösenden Bildern, ermöglichte eine exakte Vermessung der verschiedenen Bauteile, Risse oder anderer Baumängel. So haben die am Sanierungsprojekt beteiligten Bauingenieure neben der Sichtbarkeit all dieser Faktoren auch die Möglichkeit, auf genaue Messungen zuzugreifen und alle Aspekte zu untersuchen, die bei den Sanierungsmaßnahmen zu berücksichtigen sind. Dies ist durch die Verwendung von Punkthaufen-Visualisierungs- und Analyse-Software (ReCap ™ Pro, Trimble RealWorks, etc.) möglich.

•   Zusammenschaltung von Messstationen im Bereich einer sehr kompakten Wendeltreppe. Hier meisterte das Team die Herausforderung durch die Verwendung topografischer Ziele und die Ergänzung der Anzahl der Stationen.

•   Verringerter Bewegungsraum und fortgeschrittener Abbau von hölzernen Zwischenböden, um den Turm und den Glockenturm zu scannen. Da es sich um eine äußerst komplexe Holzkonstruktion handelt, die sowohl das Gewicht der Glocken als auch das Dach des Turms trägt, war es notwendig, eine große Anzahl von Messungen durchzuführen, um die Kontur der gesamten Oberfläche zu erfassen.

•   Um eine genaue Lage der Dicke der Haube zu erhalten, die den Hauptraum der Kirche (Kirchenschiff) und den Chor bedeckt (eine hängende Struktur, die sich normalerweise über dem Eingang im Narthex befindet), wurden Scans auch im Dachbereich durchgeführt.

Eine der Besonderheiten von historischen Denkmälern, die den Modellierungsprozess maßgeblich beeinflusst, ist die Asymmetrie der konstruktiven Elemente. So war es bei der Ausführung des Projekts der evangelischen Kirche Teaca notwendig, alle ähnlichen Komponenten als einzigartige Elemente zu behandeln.

•   Um bestimmte Bauelemente zu modellieren, wie z. B. gewölbte Fenster, gewölbte Strukturelemente oder einige der Wände, konnten keine Standard-3D-Objekte in der Software-Bibliothek verwendet werden, und sie mussten vom Modellierungsteam anhand von Punkthaufen aus dem Gelände erstellt werden

•   Ein weiterer komplexer Faktor im Modellierungsprozess war die Erstellung von Elementen mit spezifischem Design, wie z. B. die Kanzel der Kirche

•   Leider war ein Großteil der Seitengewölbe auf beiden Seiten zerstört. Um den Architekten jedoch ein Modell zur Verfügung zu stellen, das dem Bauwerk vor der Zerstörung so nahe wie möglich kommt, führte das Team eine Simulation anhand der vorhandenen Gewölbe durch und zeichnete diejenigen vollständig nach, die nicht mehr vorhanden waren. Die 3D-Komponenten können im Konstruktionsprogramm einfach aktiviert oder deaktiviert werden, je nach Bedarf der für die Sanierung verantwortlichen Fachleute

•   Die Erstellung eines originalgetreuen und genauen 3D-Modells des bestehenden Rahmens war aufgrund der großen Anzahl von Scans, die im Bereich der Brücke durchgeführt wurden, und der Qualität des daraus resultierenden Punkthaufens möglich, der den Einsatz einer speziellen Software für die Modellierung der Strukturelemente ermöglichte. Dies kann eine echte Hilfe bei der Definition des Sanierungsprojekts sein

•   Der Bereich des Glockenturms erforderte ebenfalls eine große Anzahl von Messungen, die später für das 3D-Modell zusammengefügt wurden

Das Ergebnis des Digitalisierungsprojekts der Evangelischen Kirche von Teaca

•   Vollständiger Scan des Außen- und Innenbereichs des schwer zugänglichen Gebäudes

•   Erstellung einzigartiger Designs für alle besonderen Komponenten des Gebäudes

•   Erstellung eines originalgetreuen 3D-Modells zur Unterstützung des Sanierungsprojekts der Kirche

•   Eine Messgenauigkeit mit einer Gesamtabweichung von nicht mehr als 2 mm

Über uns

TBE TECHNOLOGIE ist ein zuverlässiges rumänisches Unternehmen, das seit 2011 Beratungs- und Installationsplanungsdienstleistungen für einige der bekanntesten Design-, Ingenieur- und Projektmanagementfirmen in Deutschland, Österreich und der Schweiz anbietet.

Wir haben starke Partnerschaften mit vielen Unternehmen in Europa entwickelt und entwerfen Heizungs-, Klima-, Lüftungs- und nachhaltige Sanitärsysteme, vorwiegend für den Industriebau und andere Großprojekte.

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