University of Southern California Dissertations and Theses

Planning in advance for rehabilitation and restoration using BIM and seismic simulation to record and analyze the Japanese House in Los Angeles

(USC Thesis Other)

Planning in advance for rehabilitation and restoration using BIM and seismic simulation to record and analyze the Japanese House in Los Angeles

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Content P l a n n i n g i n A d v a n c e f o r R e h a b i l i t a t i o n a n d R e s t o r a t i o n
U s i n g B I M an d S e i s m i c S i m u l at i on t o R e c o r d an d A n al yz e t h e Jap an e s e H ou s e i n L os
A n ge l e s
B y
Y i X u
P r e s e n t e d t o t h e
F A C U L T Y O F T H E
S C H O O L O F A R C H I T E C T U R E
U N I V E R S I T Y O F S O U T H E R N C A L I F O R N I A
I n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e
R e q u i r e m e n t s o f d e g r e e
M A S T E R O F B U I L D I N G S C I E N C E
M a y 2 0 1 9
1
A C K N O W L E D G E M E N T S
T h e p e o p l e w h o h a s a s s i s t e d m e w i t h m y t h e s i s , o f f e r i n g g e n e r o u s h e l p t o m e :
C h a i r C o m m i t t e e , P r o f . K a r e n K e n s e k
C o m m i t t e e m e m b e r s , P r o f . T r u d i S a n d m e i e r , P r o f . G o e t z S c h i e r l e a n d S a n t o s h S h a h i
T h e e x p e r t w h o h e l p e d m e o n 3 D s c a n n i n g , E r i c G u i z z e t t i
T h e P h . D s t u d e n t i n V i t e r b i S c h o o l i n U S C , J i e J i n , w h o h e l p e d m e t o t a k e p h o t o s w i t h h i s d r o n e
T h e e x p e r t i n s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t , D a v i d C o c k e , w h o g a v e m e i n f o r m a t i o n o n t h e s e i s m i c r e t r o f i t o f t h e
J a p a n e s e H o u s e
T h e D i r e c t o r o f S c a n n i n g S o l u t i o n s a t U . S . C A D , B r u c e W h i t e , w h o h e l p e d m e t o f i x t h e p r o b l e m t o c o n v e r t a
p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n t o a R e v i t m o d e l .
2
C O M M I T T E E M E M B E R S
C h a i r : K a r e n K e n s e k , L E E D B D + C
T i t l e : P r o f e s s o r o f P r a c t i c e
A f f i l i a t i o n : U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a , S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e
E m a i l : k e n s e k @ u s c . e d u
S e c o n d C o m m i t t e e M e m b e r : T r u d i S a n d m e i e r
T i t l e : D i r e c t o r , G r a d u a t e P r o g r a m s i n H e r i t a g e C o n s e r v a t i o n , A s s o c i a t e P r o f e s s o r o f P r a c t i c e
A f f i l i a t i o n : U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a , S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e
E m a i l : s a n d m e i e @ u s c . e d u
T h i r d C o m m i t t e e M e m b e r : G o e t z S c h i e r l e , P H . D . , F A I A
T i t l e : P r o f e s s o r
A f f i l i a t i o n : U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a , S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e
E m a i l : s c h i e r l e @ u s c . e d u
F o u r t h C o m m i t t e e M e m b e r : S a n t o s h S h a h i
T i t l e : L e c t u r e
A f f i l i a t i o n : U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a , S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e
E m a i l : s a n t o s h b s h a h i @ y a h o o . c o m
3
A B S T R A C T
D e s p i t e p r e v a l e n t u s e o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( B I M ) i n t h e b u i l d i n g i n d u s t r y , e s p e c i a l l y i n t h e a r e a s o f
c o n s t r u c t i o n m a n a g e m e n t a n d a r c h i t e c t u r a l d e s i g n , B I M i s s t i l l n o t a s w i d e l y u s e d i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n f o r
d o c u m e n t a t i o n o f e x i s t i n g b u i l d i n g s . U s i n g B I M i n s t e a d o f h a n d d r a w i n g s o r d i g i t a l 2 D d r a w i n g s h a s s o m e b e n e f i t s .
T r a d i t i o n a l p r o c e d u r e s t o r e s t o r e a h i s t o r i c b u i l d i n g a r e b o t h t i m e - c o n s u m i n g a n d e x p e n s i v e . I n a d d i t i o n , t h e r e l a t e d
d o c u m e n t s t h a t a r e p r e s e r v e d a r e g e n e r a l l y i n t h e f o r m a t o f p a p e r m a t e r i a l s o r n e g a t i v e f i l m . T h e d a t a i s n o t
i n t e r o p e r a b l e s i n c e i t i s d i f f i c u l t f o r p e o p l e t o h a v e a c c e s s t o t h e s e p h y s i c a l m a t e r i a l s a n d u s e t h e m f o r f u r t h e r s t u d y
a f t e r w a r d s . O n e a s p e c t w h e r e B I M m i g h t b e u s e f u l i s t o p r o v i d e a 3 D d i g i t a l m o d e l f o r u s e i f r e s t o r a t i o n i s l a t e r
n e e d e d . I n a d d i t i o n , t h e 3 D m o d e l c o u l d a l s o b e a c t i n g p r o a c t i v e l y . B I M s o f t w a r e p r o g r a m s w i t h s i m u l a t i o n f u n c t i o n ,
s u c h a s s e i s m i c a n a l y s i s , w o u l d b e u s e f u l t o t e s t t h e v u l n e r a b i l i t y o f a b u i l d i n g b e f o r e a d i s a s t e r o c c u r s .
A c a s e s t u d y f o r t h e J a p a n e s e H o u s e i n t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i n S a n M a r i n o w a s d o n e t o s h o w h o w a s t r u c t u r a l
B I M a n d s e i s m i c s o f t w a r e c o u l d p r e d i c t a n d p r e v e n t p r o b l e m s b e f o r e t h e y o c c u r . T h i s f i r s t i n v o l v e d e x p l o r i n g
m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n i n c l u d i n g m a p p i n g t a r g e t e d b u i l d i n g s o n s i t e a n d m a k i n g s k e t c h e s a n d d r a w i n g s w i t h
A u t o C A D ; c r e a t i n g 3 D m o d e l s i n R e v i t ; e m p l o y i n g 3 D s c a n n i n g t e c h n o l o g y w i t h R e C a p P r o a n d P o i n t C a b ; a n d
t r y i n g p h o t o g r a m m e t r y w i t h A u t o d e s k R e C a p 3 6 0 P h o t o . S e v e r a l b u i l d i n g s w e r e u s e d f o r t e s t i n g t h e p r o c e s s
i n c l u d i n g t h e J a p a n e s e H o u s e , a C h i n e s e t e m p l e l o c a t e d i n L o s A n g e l e s , a n d P i t t o c k M a n s i o n i n P o r t l a n d , O r e g o n .
C o l l e c t e d d a t a f r o m t h e J a p a n e s e h o u s e w a s c a t e g o r i z e d a s a r c h i t e c t u r a l g e o m e t r y d a t a a n d s t r u c t u r a l g e o m e t r y d a t a .
T h e 3 D m o d e l s w e r e c r e a t e d i n R e v i t f o r t w o m a i n u s e s : a r c h i t e c t u r a l g e o m e t r y m o d e l s w e r e r e c o r d e d a n d
d o c u m e n t e d w i t h a n i n f o r m a l f o r m a t , a n d t h e s t r u c t u r a l g e o m e t r y m o d e l w a s u s e d i n s e i s m i c s i m u l a t i o n t e s t s t o
p r e d i c t s e i s m i c f a i l u r e b e f o r e a d i s a s t e r o c c u r r e d . T h e s e i s m i c s i m u l a t i o n s t e s t a n d l o a d c a l c u l a t i o n s a r e a p p r o p r i a t e
f o r t h e s e b u i l d i n g s l o c a t e d i n L o s A n g e l e s , C a l i f o r n i a , i n a n e a r t h q u a k e a c t i v e r e g i o n . T h e J a p a n e s e H o u s e w a s
a n a l y z e d t o d e t e r m i n e i f t h e r e a r e w e a k j o i n t s o r n o d e s i n t h e b u i l d i n g i n a c o d e - b a s e d e a r t h q u a k e . T h e r e s u l t s w e r e
u s e d t o p r e d i c t w h a t w o u l d h a p p e n i n a c o d e l e v e l e a r t h q u a k e , t h e n m a k i n g s u g g e s t i o n s b a s e d o n t h e r e s u l t s a n d
a n a l y s i s . A c c o r d i n g t o t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s , m a n u a l c a l c u l a t i o n s a n d c a p a c i t y c h e c k , i t w a s o b s e r v e d t h a t t h e
s e c o n d f l o o r o f t h e J a p a n e s e H o u s e i s u n s t a b l e . M o s t o f t h e c o l u m n s o n t h e s e c o n d f l o o r w o u l d c o l l a p s e i n a n
e a r t h q u a k e . S t r u c t u r e s o n t h e f i r s t f l o o r a n d c r a w l s p a c e a r e c o n s i d e r e d s a f e . T h e t e s t s p r o v i d e d i n f o r m a t i o n o n
w e a k n e s s e s o f t h e s t r u c t u r e - c o l u m n s o f F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r a r e t h e w o r s t p a r t s , o t h e r c o l u m n s o n t h e
s e c o n d s t o r y w o u l d c a u s e s t r u c t u r e f a i l u r e w i t h t h e m a s w e l l . B a s e d o n t h e f i n d i n g s a n d e x i s t i n g r e p o r t s o f f e r e d ,
r e c o m m e n d a t i o n s f o r r e h a b i l i t a t i o n w e r e g i v e n , s o t h a t l e s s d a m a g e w o u l d o c c u r i n a n e a r t h q u a k e . H e r i t a g e
c o n s e r v a t i o n c o u l d u s e t h i s t y p e o f i n f o r m a t i o n t o d e t e r m i n e w h a t s h o u l d b e d o n e w i t h t h e s t r u c t u r e .
T h e c o m b i n a t i o n o f B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n r e s u l t s i n t h e d i g i t i z a t i o n o f d o c u m e n t a t i o n a n d p o s s i b l e f u t u r e
m a n a g e m e n t o f h i s t o r i c b u i l d i n g s . T h e a p p l i c a t i o n o f d i g i t i z a t i o n h e l p s t o d e e p l y u n d e r s t a n d t h e s p a c e s y n t a x o f t h e
b u i l d i n g , i m p r o v e s t h e c h a n c e s o f p r e s e r v i n g f i l e s a n d r e c o r d s i n a n a c c e s s i b l e f o r m a t f o r f u r t h e r u s e , a n d p r o v i d e s
o p p o r t u n i t i e s f o r m u l t i p l e a n a l y s i s o f t h e e x i s t i n g s t r u c t u r e .
K E Y W O R D S
B I M , H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , J a p a n e s e h o u s e , H - B I M
H Y P O T H E S I S
S e i s m i c t e s t s o f d i g i t a l m o d e l s c a n b e u s e d t o p r e d i c t p r o b l e m s i n e x i s t i n g b u i l d i n g s b e f o r e t h e y o c c u r .
R E S E A R C H O B J E C T I V E S
 I m p l e m e n t s e v e r a l w a y s t o c o l l e c t d a t a a b o u t e x i s t i n g b u i l d i n g s t o c r e a t e a 3 D d i g i t a l m o d e l i n c l u d i n g c r e a t i n g
a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l f r o m 2 D d r a w i n g s , 3 D s c a n n i n g , a n d p h o t o g r a m m e t r y .
 C r e a t e a s t r u c t u r a l m o d e l o f a J a p a n e s e h o u s e a n d e x p l o r e i t s s e i s m i c v u l n e r a b i l i t y d a m a g e c a n b e p r e d i c t e d i f
a n e a r t h q u a k e w e r e t o o c c u r .
 E x p l o r e t h e c o m p l e x i t y o f t h e b u i l d i n g s t h a t m a y n e e d t o b e r e s t o r e d a f t e r a s e i s m i c e v e n t a n d d e s i g n s e i s m i c
t e s t s t o f i n d o u t t h e d a m a g e t h a t w o u l d h a p p e n i n t h e e a r t h q u a k e .
 M a r e r e c o m m e n d a t i o n s o n t h e r e h a b i l i t a t i o n o f t h e o l d b u i l d i n g s t o s t r e n g t h e n t h e s t r u c t u r e , b a s e d o n t h e
r e s u l t s i n s e i s m i c t e s t s .
4
T a b l e o f C o n t e x t
A C K N O W L E D G E M E N T S ................................................................................................................... 1
C O M M I T T E E M E M B E R S ................................................................................................................... 2
A B S T R A C T ........................................................................................................................................ 3
1 . I N T R O D U C T I O N ........................................................................................................................... 6
1 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1 . 2 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1 . 2 . 1 I m p o r t a n c e o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 . 2 . 2 R e h a b i l i t a t i o n , r e s t o r a t i o n a n d r e c o n s t r u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 . 2 . 3 H i s t o r i c A m e r i c a n B u i l d i n g s S u r v e y ( H A B S ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 . 2 . 4 P r o b l e m s o f t h e r e s t o r a t i o n p r o c e s s i n c u r r e n t h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1 . 3 B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 . 3 . 1 B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( B I M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 . 3 . 2 I m p o r t a n c e o f B I M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 . 3 . 3 3 D d i g i t a l m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0
1 . 4 T h r e e t y p e s o f d a t a c o l l e c t i o n f o r c r e a t i n g t h e 3 D m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
1 . 4 . 1 2 D d r a w i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
1 . 4 . 2 P h o t o g r a m m e t r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2
1 . 4 . 3 3 D l a s e r s c a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3
1 . 5 S e i s m i c s i m u l a t i o n a n d l o a d c a l c u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4
1 . 6 B I M , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c t e s t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6
1 . 6 . 1 B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6
1 . 6 . 2 B I M a n d s e i s m i c t e s t i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8
1 . 6 . 3 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8
1 . 7 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8
2 . B A C K G R O U N D A N D L I T E R A T U R E R E V I E W ................................................................................ 2 0
2 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0
2 . 2 B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0
2 . 3 B I M a n d s e i s m i c t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2
2 . 4 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4
2 . 5 D a t a c o l l e c t i o n f o r c r e a t i n g a 3 D m o d e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4
2 . 5 . 1 L a s e r s c a n a n d p h o t o g r a m m e t r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5
2 . 5 . 2 B u i l d i n g m a p p i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7
2 . 5 . 2 B I M a n d s t r u c t u r a l s o f t w a r e d a t a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8
2 . 6 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8
3 . M E T H O D O L O G Y ......................................................................................................................... 3 0
3 . 1 O v e r v i e w o f m e t h o d o l o g y d i a g r a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0
3 . 1 . 1 D a t a c o l l e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
3 . 1 . 2 C r e a t e m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2
3 . 1 . 3 D a t a a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2
3 . 1 . 4 C a s e s t u d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
3 . 2 C a s e S t u d i e s l i s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
3 . 2 . 1 T h e J a p a n e s e H o u s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3
3 . 2 . 2 T h i e n H a u T e m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5
5
3 . 2 . 3 P i t t o c k M a n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5
3 . 3 D a t a c o l l e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6
3 . 3 . 1 B u i l d i n g m a p p i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6
3 . 3 . 2 L a s e r s c a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7
3 . 3 . 3 P h o t o g r a m m e t r y w i t h R e C a p P h o t o o f A u t o d e s k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7
3 . 4 G e n e r a t i o n o f d i g i t a l m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9
3 . 4 . 1 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b a s e d o n 2 D b u i l d i n g d r a w i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0
3 . 4 . 2 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b a s e d o n l a s e r s c a n n i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1
3 . 4 . 3 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b y p h o t o g r a m m e t r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2
3 . 5 S e i s m i c s i m u l a t i o n t e s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3
3 . 6 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6
4 . C A S E S T U D Y : T H E J A P A N E S E HO U S E ........................................................................................ 4 7
4 . 1 R e q u i s i t e r e s o u r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7
4 . 2 B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7
4 . 3 S t r u c t u r a l m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9
4 . 4 S e i s m i c s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0
4 . 5 R e s u l t s a n d a n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3
4 . 5 . 1 R e s u l t s o f t h e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3
4 . 5 . 2 A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6
4 . 5 . 3 R i s k a s s e s s m e n t a n d s e i s m i c c o n c l u s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8
4 . 6 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9
5 . C A S E S T U D Y : T H I E N H A U T E M P L E A N D T U T O R I A L L A S E R S C A N N I N G M O D E L S ..................... 6 0
5 . 1 R e q u i s i t e r e s o u r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0
5 . 2 R e v i t o f T h i e n H a u T e m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0
5 . 3 P h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1
5 . 3 . 1 R e C a p P h o t o t o F o r m I t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1
5 . 3 . 2 R e C a p P h o t o t o R e C a p P r o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3
5 . 4 L a s e r s c a n n i n g m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4
5 . 4 . 1 O n l i n e l a s e r s c a n n i n g m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4
5 . 4 . 2 T u t o r i a l l a s e r s c a n n i n g m o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4
5 . 5 A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5
5 . 6 S u m m a r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6
6 . C O N C L U S I O N , S C O P E , A N D F U T U R E W O R K ............................................................................. 6 8
6 . 1 D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8
6 . 2 L i m i t a t i o n s a n d i s s u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9
6 . 3 F u t u r e w o r k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0
6 . 3 . 1 I m p r o v e m e n t t o c u r r e n t m e t h o d o l o g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0
6 . 3 . 2 O p p o r t u n i t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1
6 . 4 C o n c l u s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2
R E F E R E N C E S ................................................................................................................................... 7 4
A P P E N D I X A ................................................................................................................................... 7 9
6
1 . I N T R O D U C T I O N
C h a p t e r 1 i n t r o d u c e s t h e b a c k g r o u n d o f t h e r e s e a r c h a n d e x p l a i n s t h e c o n c e p t s o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , B u i l d i n g
I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) , a n d d i g i t a l s e i s m i c t e s t i n g .
1 . 1 I n t r o d u c t i o n
B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) s o f t w a r e c a n b e b e n e f i c i a l w h e n d o c u m e n t i n g e x i s t i n g b u i l d i n g s a n d c a n h e l p
t o s i m p l i f y t h e p r o c e s s s i n c e B I M i s n o t o n l y a 3 D d e p i c t i o n o f a b u i l d i n g , b u t a l s o c a n c o n t a i n o t h e r i n f o r m a t i o n
s u c h a s t e x t u r e s , c o s t , a n d l o a d b e a r i n g c a p a c i t y o f s t r u c t u r a l e l e m e n t s . M e t h o d s o f u s i n g 3 D d i g i t a l m o d e l s a n d
p o s t - p r o c e s s i n g t o o l s t o i n t e g r a t e v a r i o u s p a r a m e t e r s i n t o t h e p r o c e s s o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n h a v e b e e n s t u d i e d
a b o u t a n d e x p e c t e d t o g e t p r o m i s i n g a c h i e v e m e n t s ( B i a g i n i , C a p o n e , D o n a t o , & F a c c h i n i , 2 0 1 6 ) . H o w e v e r , t h e
g e n e r a t i o n o f 3 D m o d e l s w i t h e n r i c h e d i n f o r m a t i o n a n d h i g h q u a l i t y i s s t i l l n o t e a s y , w h i c h m a k e s t h e w o r k o f
c r e a t i n g t h e m t i m e - c o n s u m i n g a n d e x p e n s i v e ( O r e n i , K a r i m i & B a r a z z e t t i , 2 0 1 7 ) .
1 . 2 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
H i s t o r i c e n v i r o n m e n t i s a t e r m u s e d t o d e s c r i b e t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n p e o p l e a n d t h e s u r r o u n d i n g i t e m s , w h i c h
r e v e a l s t h e e f f o r t s m a d e b y o u r a n c e s t o r s t o t r y t o s u r v i v e a n d m e e t o t h e r r e q u i r e m e n t s i n t h e i r l i v e s . T h e p a r t s o f
h i s t o r i c e n v i r o n m e n t w i t h s o c i a l m e a n i n g t o p e o p l e , w h i c h i s w o r t h b e i n g p r e s e r v e d , i s c a l l e d h e r i t a g e a s s e t s
( H i s t o r i c E n g l a n d 2 0 1 8 ) . H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n i s m e a n t t o m a i n t a i n t h e b u i l d i n g s t h r o u g h o u t p r e s e r v i n g t h e o r i g i n a l
e l e m e n t s , m a k i n g r e s t o r a t i o n o r r e c r e a t i n g n e w s c a l e s m a t c h i n g t h e c h a r a c t e r s o f t h e b u i l d i n g s , s o t h a t t h e y c o u l d
l a s t f o r a l o n g e r t i m e . T h e v a l u e o f t h e b u i l d i n g s i n c r e a s e s i n t h e m e a n t i m e ( H i s t o r i c E n g l a n d 2 0 1 8 ) . I t c o n s i s t s o f
m a n y e l e m e n t s , f o r e x a m p l e , t o u r i s m d e v e l o p m e n t p l a n s , e n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t , s a f e t y a n d s e c u r i t y o r d i s a s t e r
r e s i l i e n c e , h i s t o r i c s i t e s t e w a r d s h i p a n d c u l t u r a l c o n s e r v a t i o n . W i t h h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , h i s t o r i c b u i l d i n g s o r
d i s t r i c t s h a v e a c h a n c e t o b e p r e s e r v e d a n d c o n v e y t h e s i g n i f i c a n c e t o p e o p l e o v e r t i m e . T h e s i g n i f i c a n c e o f t h e
b u i l d i n g s i s r e l a t e d t o f a m o u s e v e n t s , i m p o r t a n t p e o p l e , u n i q u e a r c h i t e c t u r a l s t y l e s a n d p r e h i s t o r i c v a l u e s . I n t h i s
c a s e , s t u d y i s n e e d e d t o r e s e a r c h o n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n t o h e l p t o p r e s e r v e m o n u m e n t a l b u i l d i n g s .
H i s t o r i c a l l y i t h a s b e e n d e f i n e d i n m a n y p r i n c i p l e s a n d g u i d e l i n e s , w h i c h w e r e s e t i n v a r i o u s c o n v e n t i o n s a n d
a c t i v i t i e s . T h e s e p r i n c i p l e s a n d g u i d e l i n e s , a s w e l l a s c h a r t e r s a n d d e c l a r a t i o n s , h e l p t o s e t r e l a t i v e l y s t a n d a r d i z e d
r u l e s o n t h e p r e s e r v a t i o n o f h e r i t a g e a n d s i t e s , a n d a l s o d e t e r m i n e t h e o b j e c t i v e s o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n ( A h m a d ,
2 0 0 6 ) . I t n o t o n l y i n c l u d e s b u i l d i n g s , b u t a l s o o t h e r t a n g i b l e t h i n g s l i k e d e c o r a t i o n s a n d f u r n i t u r e , o r i n t a n g i b l e
h e r i t a g e l i k e c u l t u r e a n d h i s t o r y .
D i f f e r e n t d e f i n i t i o n s e x i s t f o r h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . F o r e x a m p l e , w h e n t a l k i n g a b o u t a r c h i t e c t u r e , h e r i t a g e
c o n s e r v a t i o n i s u s e d t o d e s c r i b e m a i n t a i n i n g t a n g i b l e h e r i t a g e l i k e h i s t o r i c b u i l d i n g s a n d s u s t a i n i n g t h e i r v a l u e s . I n
t h e a r e a o f i n t a n g i b l e h e r i t a g e , l i k e t h e h i s t o r y o f a s o c i e t y o r a g r o u p , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n t r i e s t o p r e s e r v e t h e
d e v e l o p m e n t o f l a n g u a g e s , s p i r i t u a l b e l i e f s , o r a l s t o r i e s a n d s o o n ( H a l l , 2 0 1 7 ) . T h e e a r l i e r r e g u l a t i o n s d e f i n e d
h e r i t a g e a s m o n u m e n t a n d s i t e , a n d t h e w o r d ‘ h i s t o r i c m o n u m e n t ’ w a s t h e o n e m e n t i o n e d i n t h e V e n i c e C h a r t e r
1 9 6 4 ( I n t e r n a t i o n a l C o u n c i l o n M o n u m e n t s a n d S i t e s , 1 9 6 4 ) . I n 1 9 6 8 , h e r i t a g e w a s e x p l a i n e d a s “ c u l t u r a l p r o p e r t y ”
b y U N E S C O . D e s p i t e t h e f a c t t h a t t h e d e f i n i t i o n o f t h e t e r m “ h e r i t a g e ” i s u n i v e r s a l l y a c k n o w l e d g e d t h a t i t i n c l u d e s
b o t h t a n g i b l e a n d i n t a n g i b l e c u l t u r e , t h e r e a r e s t i l l m a n y d i f f e r e n c e s a m o n g t h e d e f i n i t i o n s s e t b y d i f f e r e n t c o u n t r i e s
( A h m a d , 2 0 0 6 ) .
T h e r e a r e m a n y g u i d e l i n e s t h a t g i v e r e c o m m e n d a t i o n s a n d d e f i n i t i o n s o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , s o m e o f w h i c h a r e
i n t r o d u c e d w i d e l y a r o u n d t h e w o r l d , l i k e t h o s e w r i t t e n b y U N E S C O ( U n i t e d N a t i o n s E d u c a t i o n a l S c i e n t i f i c , a n d
C u l t u r a l O r g a n i z a t i o n ) a n d I C O M O S ( I n t e r n a t i o n a l C o u n c i l o n M o n u m e n t s a n d S i t e s ) , s i n c e 1 9 6 4 w h e n t h e V e n i c e
C h a r t e r c a m e o u t . T h e V e n i c e C h a r t e r 1 9 6 4 h e l p s t o s e t t h e p r i n c i p l e s o f a r c h i t e c t u r a l c o n s e r v a t i o n a n d e x t e n d t h e
c o n c e p t o f h i s t o r i c b u i l d i n g s ( M o n u m e n t s , 1 9 6 4 ) . G u i d e l i n e s h e l p t o s p e c i f y t h e g o a l s o f p r e s e r v i n g c u l t u r a l
p r o p e r t y , w h e r e t h e p r o t e c t i o n o f b u i l d i n g s a n d g r o u p b u i l d i n g s a r e i n c l u d e d a s t h e a r e a o f a r c h i t e c t u r a l c o n s e r v a t i o n
( A h m a d , 2 0 0 6 ) .
T h e r e a r e t h r e a t s a f f e c t i n g t h e e x i s t e n c e o f c u l t u r a l p r o p e r t y , l i k e v a r i o u s n a t u r a l d i s a s t e r s a n d e v e n m o r e s p e c i f i c
p r o b l e m s l i k e t h e d e c a y o f t h e f o u n d a t i o n . T h e w o r k o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n c a n b e c o n c l u d e d a s a p p l y i n g m u l t i p l e
e f f e c t i v e m e t h o d s t o k e e p t h e p r o p e r t y i n i t s o r i g i n a l c o n d i t i o n , a s m u c h a s p o s s i b l e f o r a l o n g t i m e w h i c h i s a s l o n g
a s p o s s i b l e ( W a l s t o n , S . 1 9 7 8 ) . F o r a c i t y l i k e L o s A n g e l e s , w h e r e e a r t h q u a k e s h a p p e n e d m o r e f r e q u e n t l y , a b i g
t h r e a t f o r h i s t o r i c b u i l d i n g s i s s e i s m i c r i s k . T h u s , w i t h r e s p e c t t o h i s t o r i c b u i l d i n g s i n c i t i e s l i k e L o s A n g e l e s ,
s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t i s n e c e s s a r y t o u n d e r s t a n d w h a t m i g h t h a p p e n a n d t h e n b e a b l e t o b e t t e r p r e s e r v e t h e m .
7
T h e t a r g e t e d b u i l d i n g o f t h e c a s e s t u d y , t h e J a p a n e s e H o u s e a t T h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i s a h i s t o r i c b u i l d i n g . I t i s a
h o u s e w i t h a h i s t o r y o f m o r e t h a n 1 0 0 y e a r s . N o t o n l y t h e a r c h i t e c t u r a l s t y l e , b u t a l s o t h e w a y i t w a s b u i l t a n d i t s
h i s t o r y m a k e i t e l i g i b l e f o r h i s t o r i c d e s i g n a t i o n .
1 . 2 . 1 I m p o r t a n c e o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n i s i m p o r t a n t b e c a u s e i t h e l p s t o s u s t a i n h i s t o r i c v a l u e s , p r o v i d i n g s c h o l a r s w i t h p h y s i c a l c l u e s
t o s t u d y c u l t u r e , a r c h i t e c t u r e a n d a r c h a e o l o g y i n t h e h i s t o r y . I t a f f e c t s t h e e n v i r o n m e n t a n d d e v e l o p m e n t o f
s u r r o u n d i n g a r e a s , f o r e x a m p l e , s t i m u l a t i n g t h e r e g e n e r a t i o n a s w e l l a s t h e d e s i g n s t y l e a n d q u a l i t y o f n e w b u i l d i n g s
( H i s t o r i c E n g l a n d 2 0 1 8 ) . R e l a t e d p r o j e c t s m a i n t a i n h i s t o r i c b u i l d i n g s , h e l p s t o d e v e l o p t o u r i s t a t t r a c t i o n s , w h i c h i s
b e n e f i c i a l t o l o c a l t o u r i s m ( H e r i t a g e M e a f o r d 2 0 1 8 ) .
A t t h e U N E S C O ' s 1 9 7 2 c o n v e n t i o n , t h e P r o t e c t i o n o f W o r l d C u l t u r a l a n d N a t u r a l H e r i t a g e w a s a d o p t e d . T h e
c o n v e n t i o n h e l p s t o s e t u p t h e b e n c h m a r k s t o p r o t e c t t h e h e r i t a g e a r o u n d t h e w o r l d a n d c a m e o u t w i t h p r o c e d u r e s o n
h o w t o m e e t s p e c i f i c n e e d s a n d r e s o l v e r e c u r r e n t p r o b l e m s ( U N E S C O , 2 0 0 2 ) . I t w a s e s t a b l i s h e d a s a g u i d e l i n e a n d a
r u l e t o p r o t e c t p l a c e s , w h i c h a r e c o n s i d e r e d a s h a v i n g o u t s t a n d i n g u n i v e r s a l v a l u e . O u t s t a n d i n g u n i v e r s a l v a l u e
m e a n s t h e p r o p e r t y o w n s c u l t u r a l o r n a t u r a l s i g n i f i c a n c e , w h i c h i s s o e x t r a o r d i n a r y t h a t t h e m e a n i n g o f i t i s b e y o n d
t h e n a t i o n a l b o r d e r s . H e r i t a g e s i t e s w i t h s u c h v a l u e p r e s e n t s t h e h i s t o r y a s w e l l a s s h o w t h e p r e s e n t t o f u t u r e
g e n e r a t i o n s o f a l l h u m a n i t y ( M e s k e l l , 2 0 1 3 ) .
M u l t i p l e v a l u e s l i k e a e s t h e t i c , e d u c a t i o n , s o c i a l , a n d e c o n o m i c v a l u e a r e o t h e r f a c t o r s m a k i n g h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
a r o u s e m o r e a t t e n t i o n i n r e c e n t y e a r s , s i n c e t h e o r g a n i z a t i o n o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n h e l p s t o c r e a t e j o b s , r e v i t a l i z e
c e n t e r c i t i e s , b r i n g a b o u t h e r i t a g e t o u r i s m , i n c r e a s e p r o p e r t y v a l u e s a n d o f f e r m o r e c h a n c e s f o r r e l a t e d s m a l l
b u s i n e s s ( R y p k e m a , 2 0 0 8 ) .
1 . 2 . 2 R e h a b i l i t a t i o n , r e s t o r a t i o n a n d r e c o n s t r u c t i o n
R e h a b i l i t a t i o n , r e s t o r a t i o n a n d r e c o n s t r u c t i o n a r e t h r e e t e r m s a s s o c i a t e d w i t h h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n .
R e h a b i l i t a t i o n i s u s e d o n t h e b u i l d i n g s b y “ m a k i n g r e p a i r , a l t e r a t i o n s , a n d a d d i t i o n s w h i l e p r e s e r v i n g t h o s e p o r t i o n s
o r f e a t u r e s w h i c h c o n v e y i t s h i s t o r i c a l , c u l t u r a l , o r a r c h i t e c t u r a l v a l u e s ” f o r f u r t h e r u s e ( F i g . 1 . 1 ) ( N a t i o n a l P a r k
S e r v i c e , n . d . ) . I t m a y c h a n g e t h e u s e o f t h e b u i l d i n g . F o r e x a m p l e , a n y w o r k d o n e o n a c o m m e r c i a l b u i l d i n g t o
c h a n g e i t i n t o a n a p a r t m e n t i s a r e h a b i l i t a t i o n p r o j e c t ( S a n d m e i e r , 2 0 1 9 ) .
F i g . 1 . 1 R e h a b i l i t a t i o n w o r k o n d e t e r i o r a t e d w o o d f a c a d e ( N a t i o n a l P a r k S e r v i c e )
R e s t o r a t i o n i n v o l v e s r e m o v i n g f e a t u r e s o f o t h e r p e r i o d s i n t h e h i s t o r y o f t h e b u i l d i n g , o r r e c o n s t r u c t i n g m i s s i n g
e l e m e n t s o f t h e r e s t o r a t i o n p e r i o d , t o r e c o v e r t h e b u i l d i n g a f t e r i t g e t t i n g p a r t l y d a m a g e d ( F i g . 1 . 2 ) . T h e p r o c e s s i s
r e q u i r e d t o f i t t h e f o r m , f e a t u r e , a n d c h a r a c t e r o f t h e p r o p e r t y . I n t h a t c a s e t h e t r e a t m e n t a c c u r a t e l y m a t c h e s t h e
b u i l d i n g , a n d i t h e l p s t o r e p r e s e n t t h e a p p e a r a n c e o f t h e b u i l d i n g i n a p a r t i c u l a r p e r i o d ( W e e k s & G r i m m e r , 1 9 9 5 ) .
F o r e x a m p l e , t o r e s t o r e a c h u r c h w h i c h w a s b u i l t i n 1 8 5 0 , i f t h e d e s i g n e r d e t e r m i n e s t o r e s t o r e i t a s i t w a s i n 1 9 0 0 ,
8
t h e n e l e m e n t s o r a n y o t h e r f e a t u r e s a d d e d o n t h e b u i l d i n g a f t e r 1 9 0 0 a r e r e m o v e d , w h i l e o t h e r f e a t u r e s w h i c h h a d
b e e n r e m o v e d f r o m t h e b u i l d i n g s i n c e 1 9 0 0 w i l l b e r e c r e a t e d .
R e c o n s t r u c t i o n i s “ t h e a c t o r p r o c e s s o f d e p i c t i n g , b y m e a n s o f n e w c o n s t r u c t i o n , t h e f o r m , f e a t u r e s , a n d d e t a i l i n g o f
a n o n - s u r v i v i n g s i t e , l a n d s c a p e , b u i l d i n g , s t r u c t u r e , o r o b j e c t f o r t h e p u r p o s e o f r e p l i c a t i n g i t s a p p e a r a n c e a t a
s p e c i f i c p e r i o d o f t i m e a n d i n i t s h i s t o r i c l o c a t i o n ” ( N a t i o n a l P a r k S e r v i c e , n . d . ) . R e c o n s t r u c t i o n i s d o n e o n t h o s e
b u i l d i n g s d e s t r o y e d i n d i s a s t e r s l i k e h u r r i c a n e s , t o r n a d o e s , o r e a r t h q u a k e s .
A s f o r a h i s t o r i c b u i l d i n g , f o r i n s t a n c e , t h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y , w i l l b e c l a s s i f i e d a s
r e h a b i l i t a t i o n , i f a p r o j e c t i s d o n e o n t h e b u i l d i n g t o s t r e n g t h e n t h e s t r u c t u r e b e f o r e t h e e a r t h q u a k e . H o w e v e r , i f t h e
b u i l d i n g w a s p a r t l y d e s t r o y e d i n a n e a r t h q u a k e , t h e p r o j e c t w o u l d b e c a l l e d r e s t o r a t i o n s i n c e i t w a s g o i n g t o r e c o v e r
t h e b u i l d i n g a s w h a t i t w a s l i k e b e f o r e t h e e a r t h q u a k e . O r i t w o u l d b e c l a i m e d t o b e r e c o n s t r u c t i o n i f t h e b u i l d i n g
w a s t o t a l l y d e s t r o y e d i n o t h e r d i s a s t e r s .
F i g . 1 . 2 R e s t o r a t i o n o n W e i r F o r t , B h a r a t p u r , R a j a s t h a n , I n d i a ( V a s u n d h a r a R a j e , 2 0 1 6 )
1 . 2 . 3 H i s t o r i c A m e r i c a n B u i l d i n g s S u r v e y ( H A B S )
T h e H i s t o r i c A m e r i c a n B u i l d i n g s S u r v e y c o l l e c t s a n d d o c u m e n t s b u i l d i n g s i n t h e U n i t e d S t a t e s , c o v e r i n g a w i d e
r a n g e o f b u i l d i n g s w i t h v a r i o u s t y p e s . I t s t a r t e d f r o m 1 9 3 3 , w h o s e o b j e c t i v e s w e r e d e s c r i b e d a s d o c u m e n t i n g
" A m e r i c a ' s a n t i q u e b u i l d i n g s " ( C h a r l e s E . P e t e r s o n 1 9 3 3 ) . I t w a s s e t u p a s a p e r m a n e n t p r o g r a m i n 1 9 3 5 a n d h a s
g r o w n i n s c o p e , h e l p i n g t o p r e s e r v e k n o w l e d g e a b o u t m e a n i n g f u l h i s t o r i c b u i l d i n g s . T h i s i s o f t e n d o n e b y p r o d u c i n g
d r a w i n g s w i t h d i m e n s i o n s o n , i n c l u d i n g p h o t o g r a p h s , a n d s o m e t i m e s h a v i n g t e x t e x p l a n a t i o n s .
T h e r e a r e t w o t y p e s o f d o c u m e n t a t i o n i n H A B S r e c o r d s : f o r m a l r e c o r d s a n d i n f o r m a l r e c o r d s . A s f o r f o r m a l
d o c u m e n t a t i o n , " m e a s u r e d d r a w i n g s , p h o t o g r a p h s f r o m l a r g e - f o r m a t b l a c k - a n d - w h i t e n e g a t i v e s a n d c o l o r
t r a n s p a r e n c i e s , a n d w r i t t e n h i s t o r i e s " a r e r e q u i r e d t o b e p r e s e r v e d i n s t a n d a r d f o r m s . W h i l e a s f o r i n f o r m a l r e c o r d s ,
f i l e d r e c o r d s a n d t h e r e s t i n f o r m a t i o n c o u l d b e d o c u m e n t e d i n n o n - s t a n d a r d f o r m s i f t h e m a t e r i a l s a r e h a r d t o h a v e
a c c e s s t o . A n n o t a t e d c a r d s a r e i n c l u d e d i n s o m e c a s e s ( L o c . g o v , 2 0 1 8 ) .
1 . 2 . 4 P r o b l e m s o f t h e r e s t o r a t i o n p r o c e s s i n c u r r e n t h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
W i t h a r c h i t e c t u r a l s t r u c t u r e s a n d s p a t i a l r e l a t i o n s h i p o f s o m e h i s t o r i c b u i l d i n g s , t h e r e c a n b e p r o b l e m s d u r i n g t h e
p r o c e s s o f r e s t o r a t i o n d u e t o t h e c o m p l e x i t y o f t h e b u i l d i n g , f o r t h e r e a s o n t h a t c o l o r s , m a t e r i a l s , s t r u c t u r e d e t a i l s ,
a n d o t h e r f e a t u r e s a r e a l l n e c e s s a r y t o b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n . T h e d a t a t h a t i s n e e d e d t o e s t a b l i s h a h i g h - q u a l i t y
3 D m o d e l i s e n o r m o u s , w h i c h m e a n s m a n a g i n g a n d c a l c u l a t i n g t h e d a t a i s a h u g e p r o j e c t , c o n t r i b u t i n g t h e p r o c e s s t o
b e c o s t l y a n d t i m e c o n s u m i n g ( M a i e t t i , F . e t a l . 2 0 1 8 ) .
9
A f t e r c o l l e c t i n g d a t a f r o m t h e s i t e a n d o r i g i n a l b u i l d i n g s , d a t a i s i n t e g r a t e d i n t o t h e m o d e l s . O n e n e w m e t h o d
m e n t i o n e d i s t o e x p l o r e t h e a p p l i c a t i o n o f B I M u s e d i n t h e a r e a o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , i n c l u d i n g d o c u m e n t a t i o n
a n d i n s p e c t i o n o n c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s r a n g i n g f r o m b u i l d i n g s b e i n g b u i l t h u n d r e d s o f y e a r s a g o a n d m o d e r n
h e r i t a g e s ( F a i , G r a h a m , D u c k w o r t h , W o o d , & A t t a r , 2 0 1 1 ) . I n a d d i t i o n , t h e m e t h o d o l o g y u s e d c u r r e n t l y i s t h e
p r o b l e m t h a t t h e r e i s s t i l l s i g n i f i c a n t i n f o r m a t i o n n o t b e i n g e x p r e s s e d , w h i c h i s n o t i n t h e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e
m o d e l s . I n t h a t c a s e , a n e w m e t h o d t o d e a l w i t h t h e c h a l l e n g e s i s n e e d e d .
A l s o , f o r c i t i e s l i k e L o s A n g e l e s , w h i c h i s i n t h e s e i s m i c a l l y a c t i v e a r e a , c o n s e q u e n c e s c a u s e d b y g e o g r a p h i c a l
f a c t o r s c a n n o t b e n e g l e c t e d . A s s h e l t e r s f o r h u m a n b e i n g s , b u i l d i n g s a r e r e q u i r e d t o b e a b l e t o r e s i s t s o m e n a t u r a l
d i s a s t e r s l i k e f l o o d a n d e a r t h q u a k e n o m a t t e r t h e y a r e n e w e x i s t i n g b u i l d i n g s o r o l d b u i l d i n g s n e e d t o b e r e s t o r e d . I n
t h a t c a s e , s e i s m i c t e s t i n g p l a y s a s i g n i f i c a n t r o l e d u r i n g t h e r e h a b i l i t a t i o n p r o c e s s f o r b u i l d i n g s i n c i t i e s l i k e L o s
A n g e l e s . S o , f o r b o t h h i s t o r i c a l a n d h u m a n s a f e t y r e a s o n s , i t i s u s e f u l t o k n o w a b o u t t h e s t r u c t u r a l p r o p e r t i e s o f t h e
b u i l d i n g .
1 . 3 B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M )
B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( B I M ) o f t e n r e f e r s t o t h e 3 D m o d e l w i t h d a t a t h a t i s c r e a t e d a n d m o d i f i e d b y
a r c h i t e c t s , e n g i n e e r s , c o n t r a c t o r s , a n d f a c i l i t i e s m a n a g e r s . I t i s a l s o a p r o c e s s o r s y s t e m f o r m a n a g i n g d i f f e r e n t
p h a s e s o f b u i l d i n g s ' l i f e c y c l e , c o n t r o l l i n g a n d m o n i t o r i n g a s p e c t s l i k e c o n s t r u c t i o n , e n e r g y s t r a t e g i e s , e n e r g y
c o n s u m p t i o n , u s e r s ' e x p e r i e n c e , t o m a k e t h e b u i l d i n g s m o r e i n t e g r a t e d .
I n m o s t c a s e s , 3 D m o d e l s j u s t t e n d t o r e p r e s e n t t h e s h a p e a n d g e o m e t r y i n f o r m a t i o n o f a b u i l d i n g ( E r i n G r e e n ,
2 0 1 6 ) . I n c o n t r a s t , b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a r e c o m p o s e d o f p a r a m e t r i c o b j e c t s t h a t i n c l u d e b o t h 3 D g e o m e t r y
a n d d a t a . B I M i s d i f f e r e n t t h a n o t h e r t y p e s o f 3 D m o d e l i n g s i n c e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a r e u s e d t o i n t e g r a t i n g
v a r i o u s t y p e s o f d a t a s u c h a s c o s t , f i r e r a t i n g , s t r u c t u r a l s t r e n g t h , a n d o t h e r s a n d m a k i n g s p e c i f i c a t i o n s i n t o a
b u i l d i n g m o d e l , f o r e x a m p l e , c o n s t r u c t i o n s c h e d u l e , b u i l d i n g m a n a g e m e n t a n d s t r u c t u r a l s y s t e m .
1 . 3 . 1 B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( B I M )
B I M h e l p s u s e r s t o v i s u a l i z e a v a r i e t y o f o p e r a t i o n s , n o t o n l y d e s i g n , i n s t a l l a t i o n a n d o p e r a t i o n , b u t a l s o r e l a t e d
a n a l y s i s a n d s i m u l a t i o n s r u n i n a v i r t u a l e n v i r o n m e n t . T h e a p p l i c a t i o n o f B I M i n t e g r a t e s v a r i o u s t y p e s o f a r e a s a n d
i s e a s i l y a c c e s s i b l e i n d i f f e r e n t p h a s e s o f a p r o j e c t , w h i c h i n c r e a s e s t h e e f f i c i e n c y , p r o d u c t i v i t y a n d q u a l i t y , a s w e l l
a s d e c r e a s e s t h e c o s t a n d s a v e s t i m e ( A z h a r , 2 0 1 1 ) . B I M i s d i f f e r e n t f r o m C A D s i n c e B I M i s i n t e g r a t e d w i t h v a r i o u s
i n f o r m a t i o n w h i l e C A D i s a s y s t e m f o r d o c u m e n t i n g e l e c t r o n i c d r a w i n g s . A n a l y s i s l i k e s e i s m i c e v a l u a t i o n c o u l d b e
d o n e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s b a s e d o n t h e p a r a m e t e r s a n d i n f o r m a t i o n a d d e d i n t h e m o d e l s .
1 . 3 . 2 I m p o r t a n c e o f B I M
A p r i m a r y a r e a o f i n t e r e s t B I M i s r e g a r d i n g m a n a g i n g r e s o u r c e s a n d m a k i n g d e v e l o p m e n t s o n p r e - d e s i g n , c l a s h
d e t e c t i o n , q u a n t i f i c a t i o n , a n d f i n a n c i a l m a n a g e m e n t ( P e n t t i l a , R a j a l a , & F r e e s e , 2 0 0 7 ) . W h i l e i n r e c e n t f i v e y e a r s
f r o m 2 0 1 2 , t h e s t u d y g r a d u a l l y s h i f t e d t h e f o c u s f r o m e a r l y s t a g e t o t h e m a n a g e m e n t o f e x i s t i n g b u i l d i n g s , w h i c h
i n c l u d e s a s p e c t s l i k e m a i n t e n a n c e , c o s t e s t i m a t i o n , r e h a b i l i t a t i o n a n d e n d - o f - l i f e s t a g e , e s p e c i a l l y f o r t h o s e w i t h
c o m p l e x s t r u c t u r e s ( W a n g , 2 0 1 2 ) .
A s f o r e x i s t i n g h i s t o r i c b u i l d i n g s , h o w t o d e a l w i t h t h e p r o b l e m l i k e a d d i n g n e w s t r u c t u r e c o m p o n e n t s i n t o e x i s t i n g
b u i l d i n g s a s w e l l a s c o n s i d e r i n g t h e t r a d i t i o n a l f a c t o r s d u r i n g r e h a b i l i t a t i o n a n d m a k e t h e p r o c e d u r e c o s t - e f f e c t i v e , i s
a b i g c h a l l e n g e , w h i c h i s r e l a t e d t o m a n a g i n g a l a r g e a m o u n t o f i n f o r m a t i o n . I n t h i s r e g a r d , B I M i s a u s e f u l t o o l ,
w h i c h h e l p s t o i n t e g r a t i n g d i f f e r e n t p a r a m e t e r s i n t o a m o d e l s u i t a b l y . A l s o , B I M i s s a i d t o b e u s e f u l f o r d e a l i n g w i t h
c o m p l e x b u i l d i n g s a n d v a r i o u s t y p e s o f b u i l d i n g s ( V o l k , S t e n g e l , & S c h u l t m a n n , 2 0 1 4 ) , l i k e h i s t o r i c o r d a m a g e d
b u i l d i n g s . I n t h a t c a s e , B I M c a n h e l p t o m a k e t h e p r o c e s s m o r e u n d e r s t a n d a b l e .
H o w e v e r , t o b u i l d m o d e l s t o h e l p a n a l y z e a n d r e n o v a t e o l d b u i l d i n g s u s i n g B I M , s u f f i c i e n t a n d d e t a i l e d d a t a i s
n e e d e d a b o u t t h e s p e c i f i c b u i l d i n g . S o m e o f t h e d a t a i s u s e d t o d o c u m e n t t h e 3 D g e o m e t r y o f t h e b u i l d i n g . F o r
s e i s m i c a n a l y s i s , s t r u c t u r e i n f o r m a t i o n s u c h a s j o i n t t y p e s o f s t r u c t u r e s , s t r u c t u r a l s y s t e m , a n d m a t e r i a l s a r e n e e d e d .
O t h e r i n f o r m a t i o n a b o u t , t y p e s o f f e n e s t r a t i o n , o r n a m e n t a t i o n , a n d n o n - s t r u c t u r a l d e t a i l s m i g h t a l s o b e c o l l e c t e d .
S i n c e B I M w a s i n i t i a l l y d e v e l o p e d t o s u p p o r t m a k i n g d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n m a n a g e m e n t , f u n c t i o n s l i k e
c a l c u l a t i n g t h e l o a d o f s t r u c t u r e s a r e n o t a l r e a d y e x i s t i n g i n p r e e x i s t i n g B I M , f u r t h e r u s e l i k e s e i s m i c s i m u l a t i o n
s h o u l d b e a d d e d o r u p d a t e d t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t ( V o l k e t a l . , 2 0 1 4 ) . W h i l e a s f o r t h e s t e p o f d a t a c o l l e c t i o n f o r
B I M , t h e m a i n c h a l l e n g e i s t h a t i n c o m p l e t e a n d v a g u e f r a g m e n t s o f i n f o r m a t i o n i s d o m i n a t i n g ( B e c e r i k - G e r b e r ,
1 0
J a z i z a d e h , L i , & C a l i s , 2 0 1 2 ) , w h i c h m a y l e a d t o t i m e l o s s a n d c o s t i n c r e a s e s , f o r t h e r e a s o n t h a t e x i s t i n g b u i l d i n g s
m a y b e s u p p o s e d t o l a c k u p d a t e . I n r e s p o n s e t o t h e c h a l l e n g e o f c o l l e c t i n g d i f f e r e n t t y p e s o f d a t a , d i f f e r e n t w a y s o f
d a t a c o l l e c t i o n n e e d t o b e a p p l i e d i n t h e p r o c e s s t o m a k e s u r e d a t a c a n b e a s a c c u r a t e a n d c o m p l e t e a s p o s s i b l e
c o n s i d e r i n g t h e s p e c i f i c g o a l o f r e s t o r a t i o n a f t e r a n e a r t h q u a k e .
1 . 3 . 3 3 D d i g i t a l m o d e l s
T h e 3 D m o d e l s ( b o t h a r c h i t e c t u r e a n d s t r u c t u r a l ) a r e c r i t i c a l . A r c h i t e c t u r a l m o d e l s h e l p t o v i s u a l i z e t h e a r c h i t e c t u r a l
f e a t u r e s o f t h e b u i l d i n g , h e l p p e o p l e t o d e e p l y u n d e r s t a n d t h e g e o m e t r y a n d s p a t i a l r e l a t i o n s h i p s i n t h e h o u s e ( F i g .
1 . 3 ) . S t r u c t u r a l m o d e l i s i m p o r t a n t f o r t h e p h a s e o f s e i s m i c e v a l u a t i o n , s i n c e i t w o u l d b e i m p o r t e d i n t o t h e r e l a t i v e
s t r u c t u r a l s o f t w a r e p r o g r a m s f o r t e s t , f o r e x a m p l e , t o t e s t w h a t i s t h e w e a k n e s s i n t h e s t r u c t u r e s y s t e m ( F i g . 1 . 4 ) .
F i g . 1 . 3 A n a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f a s i m p l e b u i l d i n g ( A u t o d e s k s a m p l e f i l e f o r s m a l l o f f i c e b u i l d i n g )
F i g . 1 . 4 A s t r u c t u r a l m o d e l o f a s i m p l e b u i l d i n g ( A u t o d e s k s a m p l e f i l e f o r s m a l l o f f i c e b u i l d i n g )
1 1
3 D m o d e l s a r e o f t e n u s e d w i t h t e x t u r e m a p p i n g t o p r o d u c e r e a l i s t i c i m a g e s o f b u i l d i n g s . T e x t u r e m a p p i n g i s u s i n g
i m a g e s o n t h e s u r f a c e o f a m o d e l t o d e f i n e t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s u r f a c e . T h e s e 3 D m o d e l s c a n a l s o b e u s e d i n
v i r t u a l r e a l i t y ( V R ) . I t i s a t e c h n o l o g y d e f i n e d w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f c o m p u t e r - b a s e d , r e a l - t i m e a n i m a t i o n ,
s u p p o r t e d w i t h t o o l s l i k e g o g g l e s o r g l o v e s t o h a v e a c c e s s t o d i g i t a l e n v i r o n m e n t ( S t e u e r , 1 9 9 2 ) .
V a r i o u s t y p e s o f l a r g e a m o u n t s o f d a t a a r e n e e d e d t o c r e a t e t h e m o d e l . I n f o r m a t i o n l i k e g e o m e t r i c i n f o r m a t i o n a n d
i n v e s t i g a t i o n o f p r o d u c t s h e l p t o m a k e t h e m a t i c a n a l y s i s a n d d i a g n o s t i c s u r v e y , w h i c h p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n
b u i l d i n g c o n s e r v a t i o n ( D e l l a T o r r e , 2 0 0 3 ) . A l s o , t o r e c o r d , d o c u m e n t a n d m a k e a s s e s s m e n t o f o l d b u i l d i n g s ,
i n f o r m a t i o n l i k e g e o m e t r y s h a p e s , s t r u c t u r a l s y s t e m s , a s w e l l a s s o c i a l a n d h i s t o r y i n v e s t i g a t i o n s n e e d s t o b e
i n t e g r a t e d ( S t y l i a n i d i s e t a l . , 2 0 1 1 ) .
A f t e r c o l l e c t i n g d a t a , g e o m e t r i c m o d e l s w e r e b u i l t b a s e d o n a l l t h e a v a i l a b l e g e o m e t r i c i n f o r m a t i o n . B o t h t h e
p a r a m e t r i c m o d e l s a r e p a r a m e t r i c a n d c h a n g e o f t h e d a t a l e a d s t o c o r r e s p o n d i n g c h a n g e i n t h e e l e m e n t o f t h e m o d e l s
( B o e y k e n s , 2 0 1 1 ) . S t r u c t u r e s y s t e m s , t h e m a t e r i a l s . t h e o r g a n i z a t i o n o f e l e m e n t s i n t h e b u i l d i n g , a s w e l l a s t h e j o i n t
t y p e s o f e v e r y p a r t o f t h e s t r u c t u r e s h o u l d b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n t o m a k e t h e m o d e l s p r o f e s s i o n a l e n o u g h f o r
t h e d i g i t a l a n t i - s e i s m i c t e s t ( B r u m a n a e t a l . , 2 0 1 4 ) . 2 D d r a w i n g s , p h o t o g r a m m e t r y , a n d 3 D s c a n n i n g a r e c o m m o n
m e t h o d s f o r c o l l e c t i n g a n d s t o r i n g b u i l d i n g d a t a .
1 . 4 T h r e e t y p e s o f d a t a c o l l e c t i o n f o r c r e a t i n g t h e 3 D m o d e l s
T h e t r a d i t i o n a l w a y u s e d b e f o r e i s t o g e n e r a t e m o d e l s b a s e d o n 2 D d r a w i n g s . D e s i g n e r s b u i l d 3 D m o d e l s b a s e d o n
t h e d r a w i n g s l i k e p l a n s , s e c t i o n s a n d e l e v a t i o n s . P h o t o g r a m m e t r y a n d 3 D s c a n n i n g a r e n e w e r m e t h o d s o f g a t h e r i n g
3 D d a t a . W h i l e d a t a c o l l e c t e d b y p h o t o g r a m m e t r y i s p r e s e r v e d i n t h e f o r m a t o f p h o t o s , u s e r s c o u l d u t i l i z e t h e s e
p h o t o s t o e s t a b l i s h a 3 D m o d e l d i r e c t l y . D a t a c o l l e c t e d b y l a s e r s c a n n i n g o r 3 D s c a n n i n g c o l l e c t s a n e n o r m o u s
a m o u n t o f a c c u r a t e d a t a i n t h e f o r m o f p o i n t c l o u d s .
T h e a c c e s s t o 3 D d a t a e n h a n c e s t h e q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y o f 3 D m o d e l s , s u p p o r t i n g t h e a c q u i s i t i o n o f g e o m e t r i c a l ,
s t r u c t u r a l , a n d m a t e r i a l p a r a m e t e r s t h a t c h a r a c t e r i z e d i f f e r e n t s p a c e i n t h e b u i l d i n g , a l l o w i n g t o c o l l e c t a n d s t o r e a n y
o t h e r i n f o r m a t i o n c o n t r i b u t e s t o c o m p l e t e l y d e s c r i b i n g t h e b u i l d i n g ( O r e n i , B r u m a n a , G e o r g o p o u l o s , & C u c a ,
2 0 1 3 ) . W i t h r e s p e c t t o d a t a a c q u i r e d b y b u i l d i n g m a p p i n g ( d r a w i n g s ) , i t i s s a v e d i n t h e f o r m a t o f t w o d i m e n s i o n a l
r e p r e s e n t a t i o n s . N o m a t t e r w h e t h e r t h e o r i g i n a l d r a w i n g s a r e h a n d p a i n t e d o r d i g i t a l i z e d , t h e y e v e n t u a l l y n e e d t o b e
d i g i t a l i z e d i n r e l e v a n t s o f t w a r e . A f t e r m a k i n g d r a w i n g s b a s e d o n t h e b u i l d i n g m a p p i n g p r o c e s s , m u c h t i m e w o u l d b e
s p e n t o n t r a n s f e r r i n g 2 D d r a w i n g s i n t o 3 D m o d e l s . T h e s e 3 D m o d e l s a r e n o t b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s d u e t o t h e
l a c k o f i n f o r m a t i o n . T o t u r n t h e m i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , d a t a n e e d s t o b e a s s i g n e d o n t h e m o d e l s ,
m a k i n g t h e m a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a n d s t r u c t u r a l m o d e l s , w h i c h i s b a s e d o n t h e t y p e o f i n f o r m a t i o n a d d e d o n m o d e l s .
A s a c o n t r a s t , s e t t i n g u p m o d e l s b y p h o t o g r a m m e t r y c a n b e f a s t e r , s i n c e 3 D m o d e l s c a n b e g e n e r a t e d d i r e c t l y o n c e
t h e c o l l e c t e d d a t a ( p h o t o s ) a r e i m p o r t e d i n t o r e l e v a n t s o f t w a r e p r o g r a m , w h i c h m e a n s 3 D m o d e l s a r e b u i l t a l l b y
t h e m s e l v e s a f t e r d a t a c o l l e c t i o n a n d d a t a e n t r y . T h e p r o c e d u r e i s s i m i l a r a s f o r b u i l d i n g m o d e l s w i t h l a s e r s c a n n i n g .
A f t e r s c a n n i n g t h e b u i l d i n g , d a t a i s r e g i s t e r e d i n t h e s c a n n e r , a n d t h e n m o d e l s o f t h e s c a n n e d b u i l d i n g w o u l d b e
e s t a b l i s h e d i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m s . I t i s b e c a u s e t h a t t h e d a t a o f l a s e r s c a n n i n g e x i s t s i n t h e f o r m a t o f p o i n t c l o u d s ,
w h i c h h a s a l r e a d y c o n s t i t u t e d t o a 3 D m o d e l a l l b y i t s e l f . O n c e t h e l a s e r s c a n n e r i s r e g i s t e r e d a n d t h e d a t a i s
i m p o r t e d i n t o r e l e v a n t s o f t w a r e , n o t o n l y t h e m o d e l s a r e d o n e , b u t a l s o f u r t h e r a n a l y s i s c o u l d b e r u n i n t h e v i r t u a l
e n v i r o n m e n t .
I n s u m m a r y , a l t h o u g h 3 D m o d e l s c a n b e c r e a t e d f r o m 2 D d r a w i n g s , t h r o u g h p h o t o g r a m m e t r y , o r b y u s i n g a 3 D
s c a n n e r , t h e s e m o d e l s a r e n o t c o m p l e t e l y b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s . T h e y s t i l l l a c k d a t a a b o u t t h e b u i l d i n g , s o m e
o f w h i c h m i g h t b e u s e f u l f o r h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . I t i s p o s s i b l e t o a d d t h i s d a t a .
1 . 4 . 1 2 D d r a w i n g s
2 D d r a w i n g s r e f e r t o t w o d i m e n s i o n a l a r c h i t e c t u r a l d r a w i n g s ( F i g . 1 . 5 ) . T h e y a r e r e f e r r e d a s t e c h n i c a l d r a w i n g s o f
t h e b u i l d i n g s o r s t r u c t u r e s , f o r e x a m p l e , f l o o r p l a n s , s e c t i o n s a n d e l e v a t i o n s ( G a r y R . B e r t o l i n e e t a l . 2 0 0 2 ) . T h e y
w e r e m o s t l y d r a w n b y h a n d i n t h e p a s t , b u t n o w a d a y s p e o p l e t e n d t o d r a w t h e m w i t h c o m p u t e r p r o g r a m s a s t h e
t e c h n o l o g y d e v e l o p s . O f t e n t h i s i s d o n e w i t h C A D . C A D i s c o m p u t e r a i d e d d e s i g n , w h i c h i s a k i n d o f s o f t w a r e
d e v e l o p e d t o h e l p d e s i g n e r s t o i m p r o v e t h e q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y o f t h e w o r k . C A D s o f t w a r e p r o g r a m s a r e w i d e l y
u s e d , a n d t h e y p r e s e r v e d r a w i n g s i n t h e f o r m o f e l e c t r o n i c f i l e s t o m a k e c o n v e n i e n c e ( N a r a y a n , K . L a l i t 2 0 0 8 ) .
1 2
F i g . 1 . 5 T h e d r a w i n g o f t h e w e s t e l e v a t i o n o f t h e J a p a n e s e H o u s e i n H u n t i n g t o n L i b r a r y , S a n M a r i n o ( K e l l y
S u t h e r l i n M c L e o d A r c h i t e c t u r e , I n c . 2 0 1 1 )
T w o m e t h o d s c a n b e u s e d t o c r e a t e 2 D d r a w i n g s : b u i l d i n g s u r v e y i n g o n s i t e a n d c o n t a c t i n g w i t h t h e a r c h i t e c t f i r m o r
c o n t r a c t o r t o g e t d r a w i n g s ( w i t h h a n d d r a w n o r C A D ) . U s i n g m e a s u r i n g t o o l s t o m e a s u r e e x i s t i n g b u i l d i n g s a n d
m a k i n g d r a w i n g s b a s e d o n c o l l e c t e d d a t a m a n u a l l y m a k e s t h e p r o c e s s o f b u i l d i n g m a p p i n g t i m e - l o s s , b u t t h i s i s t h e
w a y w h i c h g u a r a n t e e s t h e a c c u r a c y w i t h o u t t h e r e q u i r e m e n t o f e x p e n s i v e e q u i p m e n t .
2 D d r a w i n g s c a n b e p r e s e r v e d i n t h e f o r m o f p a p e r d r a w i n g s o r e l e c t r o n i c f i l e s . D e s i g n e r s m a k e t h e d r a w i n g s i n
C A D s o f t w a r e b a s e d o n 2 D d r a w i n g s i f t h e d r a w i n g s a r e p r e s e n t e d o n p a p e r . 2 D d r a w i n g s c a n b e i m p o r t e d i n t o
s o f t w a r e p r o g r a m s t h a t c a n h e l p t o g e n e r a t e 3 D m o d e l s w i t h t h e s o f t w a r e u s e r a d d i n g t h e t h i r d d i m e n s i o n t o a l l t h e
e l e m e n t s .
1 . 4 . 2 P h o t o g r a m m e t r y
P h o t o g r a m m e t r y i s a t e c h n o l o g y t h a t p r o c e s s e s i m a g e s t o a s s i s t f o r m a p p i n g a n d v i s u a l i z a t i o n , i n c l u d i n g g e n e r a t i n g
m a p s o f 3 D v i e w s , a n i m a t i o n , a n d s i m u l a t i o n ( F i g . 1 . 6 ) . T h e a p p r o a c h o f p h o t o g r a m m e t r y v a r i e s f r o m D i g i t a l
T e r r a i n M o d e l s ( D T M s ) , D i g i t a l S u r f a c e M o d e l s ( D S M s ) , O r t h o - i m a g e s a n d t h e r e - m o d e l l i n g o f 2 D a n d 3 D f o r m a t
( B a l t s a v i a s , 1 9 9 9 ) . B a s e d o n t h e a n a l y s i s m e t h o d o f i m a g e d u r i n g t h e p a s t t w e n t y y e a r s , t e c h n i q u e s h a v e i m p r o v e d
f o r t h e a u t o m a t i o n o f e x t r a c t i n g 3 D d a t a f r o m a s e r i e s o f o v e r l a p p i n g d i g i t a l i m a g e s ( B a l t s a v i a s , 1 9 9 9 ) .
F i g . 1 . 6 A p h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e
1 3
T h e f u n c t i o n o f p h o t o g r a m m e t r y i s t o c a p t u r e d a t a o f h i s t o r i c e l e m e n t s , i n c l u d i n g t e x t u r e i n f o r m a t i o n . I t s k e y
a s s u m p t i o n i s b a s e d o n o v e r l a p p i n g i m a g e s . T h e s e i m a g e s c a n b e i d e n t i f i e d w i t h c a m e r a p o s i t i o n a n d t h e l o c a t i o n .
I n a n i n s t a n c e l i k e t h i s , t h e 3 D c o o r d i n a t e s o f p o i n t s s p r e a d o n t h e s u r f a c e a r e d e t e r m i n e d . T h e o r i e n t a t i o n o f t h e
c a m e r a p o s i t i o n c o m p r o m i s e s e x t e r i o r o r i e n t a t i o n , i t b e i n g d e t e r m i n e d i n t h e c a s e t h a t m o r e t h a n t h r e e c o n t r o l p o i n t s
a r e a v a i l a b l e i n t h e o v e r l a p p i n g i m a g e s ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) . T h e m e a s u r e d p o i n t s i n t h e o v e r l a p p i n g i m a g e s a r e
i d e n t i f i e d b y t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t a r g e t e d o b j e c t s a n d c o o r d i n a t e , d i g i t a l c a m e r a s w o r k b a s e d o n t h i s
f u n d a m e n t a l p r i n c i p l e i n t h e m e a n t i m e ( J . C . M c G l o n e , 2 0 0 4 ) .
1 . 4 . 3 3 D l a s e r s c a n n i n g
3 D l a s e r s c a n n i n g i s a t e c h n o l o g y u s i n g l a s e r b e a m s t o s c a n t h e o b j e c t s t o c a p t u r e t h e s u r f a c e d a t a o f t h e m , i n c l u d i n g
t h e s h a p e s , l e n g t h s a n d e v e n c o l o r s , a n d t h e m e t h o d i s b a s e d o n t h e d i s t a n c e m e a s u r e m e n t ( M a r s h a l l & S t u t z , 2 0 1 1 ) .
T h e l a s e r s c a n n e r w o u l d b e p u t o n d i f f e r e n t s p o t s a r o u n d t h e o b j e c t , d a t a c o l l e c t e d f r o m d i f f e r e n t s p o t s w o u l d b e
i n t e g r a t e d , c a l c u l a t e d a n d c o r r e c t e d t o g e n e r a t e d p o i n t c l o u d s . T h e t e c h n o l o g y i s w i d e l y u s e d , r a n g i n g f r o m
s c a n n i n g o b j e c t s l i k e a s m a l l - s c a l e s c u l p t u r e t o b i g p r o j e c t s l i k e b u i l d i n g s a n d l a n d s c a p e s ( F i g . 1 . 7 , F i g . 1 . 8 , F i g .
1 . 9 ) .
F i g . 1 . 7 3 D S c a n o n a s m a l l i t e m ( B E S S o l u t i o n s , h t t p s : / / b e s - s o l u t i o n s . c o m / 3 d - s c a n n i n g - t e c h n o l o g y / s e n s e - 3 d -
s c a n n e r / , l a s t a c c e s s e d o n S e p . 3 0 , 2 0 1 8 )
F i g . 1 . 8 L a s e r s c a n n i n g o n L . A C o l i s e u m F i g . 1 . 9 P o i n t c l o u d s o f L . A C o l i s e u m s h o w n o n t h e i P a d
1 4
3 D s c a n n i n g t e c h n o l o g y i s b a s e d o n c r e a t i n g a p o i n t c l o u d w i t h o f m i l l i o n s o f p o i n t s , w h i c h m a y b e l e f t a s a p o i n t
c l o u d o r c o n v e r t e d i n t o s u r f a c e s f o r t h e c r e a t i o n o f a 3 D m o d e l . V e r y d e n s e 3 D p o i n t s w o u l d p r o v i d e t h e p r o d u c t s
w i t h g r e a t c e r t a i n t y . A s a r e s u l t 3 D m o d e l s w i t h h i g h q u a l i t y a n d o r t h o - i m a g e s a r e a c h i e v e d e a s i l y w i t h p o i n t c l o u d s
a n d c a p t u r e d d i g i t a l i m a g e s ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) . M e a n w h i l e , i n o r d e r t o e x t r a c t t h r e e d i m e n s i o n a l d a t a a n d t e x t u r e
i n f o r m a t i o n f r o m t h e i m a g e s e q u e n c e , s t r u c t u r e - f o r m m o t i o n a l g o r i t h m s ( S F M ) o t h e r w i s e i s a d d e d ( O r e n i e t a l . ,
2 0 1 3 , V a i o p o u l o s e t a l . , 2 0 1 2 ) .
L a s e r s c a n n i n g s u r v e y s a r e a b r a n c h t e c h n o l o g y o f 3 D s c a n n i n g , i t b e i n g u s e d t o a t t a i n d a t a i n t h e f o r m o f p o i n t
c l o u d s . C o m p a r e d w i t h r e l a t e d m o d e l i n g s o f t w a r e , t h e u s e o f l a s e r s c a n n e r e n h a n c e s t h e c h a n c e t o g e n e r a t e 3 D
m o d e l s w i t h h i g h q u a l i t y , 3 D t e x t u r i n g m o d e l s w i t h a v a r i e t y o f i m a g e b l o c k s , a s w e l l a s p h o t o g r a p h i c s u r v e y s w i t h
h i g h r e s o l u t i o n s , a n d a l l o w s c o r r e l a t e d d a t a t o b e h i s t o r i c a l , s t r a t i - g r a p h i c a n d t o c o m e o u t r e s u l t s o f d i a g n o s e ( O r e n i
e t a l . , 2 0 1 3 ) . T h e t e c h n o l o g y c a n b e l o o k e d a s a n e x t e n s i o n i n s o m e a r e a s o f p h o t o g r a m m e t r y . I n t h i s c a s e , t h e
a p p l i c a t i o n o f b o t h o f t h e m e t h o d s c a n p r o v i d e m o d e l s w i t h m o r e p r e c i s i o n a n d f u l l n e s s ( B a l t s a v i a s , 1 9 9 9 ) .
L a s e r s c a n n i n g i s c u r r e n t l y b e i n g u s e d i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n f o r d a t a a c q u i s i t i o n , l i k e t h e g e o m e t r y a n d s i z e o f t h e
b u i l d i n g , w h i c h i s s a v e d a s p o i n t c l o u d s a n d c a n b e u s e d f o r m o d e l g e n e r a t i o n d i r e c t l y , a n d t h e t e x t u r e o f t h e s u r f a c e
s i n c e t h e R G B c o l o r v a l u e s a r e a d d e d i n t o m o d e l s i n t h e m e a n t i m e ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) . I n a d d i t i o n , l a s e r s c a n n i n g
a s s i s t s t o i m p r o v e t h e a c c e s s i b i l i t y o f t h e b u i l d i n g , b e c a u s e l a s e r b e a m s c o u l d r e a c h t o t h e p l a c e s w h e r e p e o p l e c a n
h a r d l y r e a c h ( E n g l i s h H e r i t a g e , 2 0 0 7 ) .
A n o n - p r o f i t p r o j e c t C y A r k w a s f o u n d e d b y K a c y r a t o m a k e d o c u m e n t a t i o n s o n h i s t o r i c b u i l d i n g s w i t h t h e
t e c h n o l o g y o f p o r t a b l e s c a n n i n g . T h i s p r o j e c t i s a i m e d t o c r e a t e a n o p e n - s o u r c e e n v i r o n m e n t , w h i c h m e a n s p e o p l e
c a n e a s i l y h a v e a c c e s s t o t h e m , a s w e l l a s p r e s e r v e t h e h i s t o r i c b u i l d i n g s w i t h d i g i t a l f i l e s s o t h a t t h e s e h e r i t a g e s
w o u l d n o t b e l o s t i f t h e y a r e d e s t r o y e d i n a c c i d e n t . T h e i r p r o j e c t c o v e r s 2 7 s i t e s i n 1 8 c o u n t r i e s , a n d t h e i r w o r k i s
s t i l l g o i n g o n , w h i c h m e a n s t h e r e w i l l b e m o r e s i t e s d o c u m e n t e d . W i t h t h e a p p l i c a t i o n o f 3 D l a s e r s c a n n i n g , a s s i s t e d
w i t h o t h e r t e c h n o l o g i e s l i k e d r o n e s , 3 D m o d e l s o f t h o s e m o n u m e n t s a r e b u i l t ( F i g . 1 . 1 0 ) . A t t h e t i m e t h a t h i s t o r i c
b u i l d i n g s a r e c o n s e r v e d a n d r e c o r d e d i n t h e f o r m a t o f d i g i t a l f i l e s , t h e y a r e a l s o v i s u a l i z e d a n d o f f e r s m o r e p e o p l e a
c h a n c e t o t a k e a t r i p o f t h e m w i t h t h e h e l p o f v i s u a l r e a l i t y ( J u l i s s a , 2 0 1 8 ) .
F i g . 1 . 1 0 A 3 D m o d e l o f A y u t t h a y a ( G o o g l e A r t s & C u l t u r e ; C y A r k , h t t p s : / / a r t s a n d c u l t u r e . g o o g l e . c o m / p a r t n e r / c y a r k ,
l a s t a c c e s s e d o n J a n . 1 6 , 2 0 1 9 )
1 . 5 S e i s m i c s i m u l a t i o n a n d l o a d c a l c u l a t i o n
S e i s m i c s i m u l a t i o n m e a n s e v a l u a t i n g t h e s t r u c t u r e s f r o m s m a l l s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s t o s t r u c t u r e s w i t h l a r g e s c a l e
i n r e l e v a n t s o f t w a r e p r o g r a m s ( F i g . 1 . 1 1 ) ( F i g . 1 . 1 2 ) ( F i g . 1 . 1 3 ) . L o a d c a l c u l a t i o n s m e a n c a l c u l a t i n g f o r c e s o n t h e
s t r u c t u r e s , w h i c h w o u l d l e a d t o t h e s t r e s s , d e f o r m a t i o n a n d d e v i a t i o n . I n m o s t c a s e s , l o a d s i n c l u d e d e a d l o a d s a n d
l i v e l o a d s , a n d t h e y c a n b e d i s t r i b u t e d o r p o i n t l o a d s , a n a l y z i n g o n t h e m h e l p s t o u n d e r s t a n d t h e a c t i o n a n d b e h a v i o r
o f t h e s t r u c t u r e s y s t e m ( E N 1 9 9 0 , 2 0 0 2 ) .
1 5
F i g . 1 . 1 1 S e i s m i c s i m u l a t i o n o n t h e b r a c e s ( A e r o a c o u s t i c E n g i n e e r i n g C o n s u l t a n t s , L L C . 2 0 1 1 )
F i g . 1 . 1 2 S e i s m i c a n a l y s i s o n a b u i l d i n g d o n e b y C i v i l F E M ( C i v i l a x , 2 0 1 8 )
F i g . 1 . 1 3 D i s p l a c e m e n t a n a l y s i s o n t h e c h u r c h d o n e b y E x t r e m e L o a d i n g ® f o r S t r u c t u r e s ( E L S ) s o f t w a r e ( E x t r e m e
L o a d i n g ® f o r S t r u c t u r e s , h t t p s : / / w w w . e x t r e m e l o a d i n g . c o m / , l a s t a c c e s s e d o n S e p . 2 5 , 2 0 1 8 )
1 6
R i s k a s s e s s m e n t o f n a t u r a l d i s a s t e r s s h o u l d b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n w h e n c o n s i d e r i n g r e n o v a t i n g a b u i l d i n g .
W i t h r e s p e c t t o s e i s m i c t e s t p r o c e d u r e , t h e f o c u s o f s e i s m i c d e s i g n s h i f t s f r o m r e s i s t a n c e t o p e r f o r m a n c e i n r e c e n t
y e a r s , w h i c h m e a n s t h e e v a l u a t i o n o f t h e p r o p e r t y o f b u i l d i n g s a n d h o w t h e y w o u l d b e h a v e w i t h p o t e n t i a l h a z a r d
l o a d s o f d i s a s t e r s b e c o m e t h e k e y p o i n t s o f t h e d e s i g n p r o c e d u r e ( H a m b u r g e r , R o j a h n , H e i n t z , & M a h o n e y , 2 0 1 2 ) .
E v a l u a t i n g t h e r e s u l t s o f t h e g r o u n d s h a k i n g a s w e l l a s t h e e x p e c t a t i o n s o f t h e c o m p a r a b l e p e r f o r m a n c e o f t h e
b u i l d i n g f r a m e s a r e m a i n p o i n t s , s i n c e i t h e l p s t o g i v e a n e s t i m a t i o n o f t h e s i t u a t i o n o f t h e b u i l d i n g s w h e n a n
e a r t h q u a k e o c c u r s ( A l i r e z a e i , N o o r i , T a t a r i , M a c k i e , & E l g a m a l , 2 0 1 6 , M o l i n a , L a n g , & L i n d h o l m , 2 0 1 0 ) . I n o r d e r
t o a n a l y z e t h e p e r f o r m a n c e o f b u i l d i n g s u n d e r t h e c h a o s c a u s e d b y t h e e a r t h q u a k e a c c u r a t e l y a n d q u i c k l y , s e m i -
d e t a i l e d d a t a o f b u i l d i n g s t r u c t u r e s i s n e e d e d . O n e c a n p r e d i c t t h e d a m a g e l e v e l a n d s t r u c t u r e l o s s ( A l i r e z a e i e t a l . ,
2 0 1 6 ) .
A s t r u c t u r a l B I M i s a m o d e l b u i l t w i t h s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s t o p r e s e n t s t r u c t u r e s y s t e m s i n B I M s o f t w a r e . A n d t h e
m o s t i m p o r t a n t e l e m e n t s t o b u i l d s t r u c t u r a l m o d e l s a r e t h e m a t e r i a l a n d t h e f r a m e . F o r e x a m p l e , a h i s t o r i c J a p a n e s e
h o u s e i s b u i l t w i t h w o o d b u t i n a t o t a l l y d i f f e r e n t w a y f r o m W e s t e r n h o u s e s . I n o r d e r t o c r e a t e a n d v e r i f y t h e
s t r u c t u r a l m o d e l , s t r u c t u r a l d r a w i n g s o f t h e h o u s e a r e n e e d e d , a s w e l l a s a n y e x i s t i n g r e p o r t s o f s e i s m i c e v a l u a t i o n
f o r r e f e r e n c e i f t h e y e x i s t . S t r u c t u r a l d r a w i n g s a r e a v a i l a b l e i n a r c h i t e c t s ' f i r m s . E x i s t i n g r e p o r t s m a y b e a l i t t l e
c h a l l e n g i n g s i n c e t h e y a r e o n l y p r e s e r v e d i n e n g i n e e r s ' o f f i c e s .
T h e n t h e s t r u c t u r a l m o d e l i s a n a l y z e d w i t h s t r u c t u r a l a n a l y s i s s o f t w a r e , f o r e x a m p l e , A u t o d e s k R o b o t S t r u c t u r a l
A n a l y s i s a n d S A P 2 0 0 0 . A u t o d e s k R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s i s c o m p a t i b l e w i t h R e v i t s o t h a t s t r u c t u r a l m o d e l s b u i l t
i n t h e R e v i t c o u l d b e e x p o r t e d i n t o t h e s t r u c t u r e a n a l y s i s s o f t w a r e d i r e c t l y , w h i c h i s c o n v e n i e n t a n d a l l o w s t h e
s t r u c t u r e a n a l y s i s s o f t w a r e t o p r o v i d e f e e d b a c k i n R e v i t .
1 . 6 B I M , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c t e s t i n g
A b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l c a n b e u s e d t o c r e a t e a 3 D d e p i c t i o n o f a b u i l d i n g a n d a n a n a l y t i c a l m o d e l , s u c h a s a
s t r u c t u r a l m o d e l t o s i m u l a t e p o t e n t i a l d a m a g e t o a n b u i l d i n g d u e t o a n e a r t h q u a k e . F o r h i s t o r i c b u i l d i n g s , p o t e n t i a l
d a m a g e c a n b e a s s e s s e d a h e a d o f t i m e w i t h t h e o p p o r t u n i t y t o u p g r a d e t h e b u i l d i n g a n d h a v e t h e i n f o r m a t i o n t o
r e s t o r e t h e b u i l d i n g i f d a m a g e d . F o r e x a m p l e , o n e c a n c o n s i d e r t h e i m p a c t f r o m d a m a g e s c a u s e d b y p o t e n t i a l n a t u r a l
d i s a s t e r s l i k e e a r t h q u a k e f o r f u t u r e p l a n n i n g .
1 . 6 . 1 B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
C o m b i n i n g t h e m a n a g e m e n t o f h i s t o r i c a l b u i l d i n g s w i t h b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( B I M ) i s s o m e t i m e s c a l l e d
H - B I M ( H e r i t a g e B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ) . H - B I M i s u s e d w h e n B I M r e p l a c e d 2 D c o m p u t e r a i d e d d e s i g n
( C A D ) a n d t h e n i n c l u d e d t h e i n f o r m a t i o n a n d c o m p u t e r t e c h n o l o g y a p p l i e d i n t h e p r o c e s s o f b u i l d i n g d e s i g n a n d t h e
l i f e c y c l e m a n a g e m e n t o f t h e b u i l d i n g . I t i s a l s o d e f i n e d a s a n a r r o w t e r m a s h i s t o r i c b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g
( M u r p h y e t a l . 2 0 0 9 ) , m e a n i n g a p p l y i n g B I M t e c h n o l o g y s p e c i f i c a l l y o n h i s t o r i c b u i l d i n g s . B I M a l l o w s d e s i g n e r s t o
t a k e c o n s i d e r a t i o n o f m u l t i p l e p a r a m e t e r s r e l a t e d t o h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , w h i c h p r o v i d e s a c o m p a t i b l e a p p r o a c h f o r
d e a l i n g w i t h v a r i o u s d a t a . F u r t h e r m o r e , B I M i s a l s o d e v e l o p e d a s a c o m m u n i c a t i o n p l a t f o r m b e t w e e n h e r i t a g e
c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t , s i n c e t h e a p p l i c a t i o n o f m u l t i p l e t e c h n i q u e s , v a r i o u s d a t a r e s o u r c e s a n d r e l e v a n t
a n a l y s i s a r e i n c l u d e d ( F i g . 1 . 1 4 ) ( F i g . 1 . 1 5 ) .
1 7
F i g . 1 . 1 4 D i a g r a m o f B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
F i g . 1 . 1 5 D i a g r a m o f H - B I M
I n a d d i t i o n , w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f a L O D ( l e v e l o f d e v e l o p m e n t ) a n d a L O A ( l e v e l o f a c c u r a c y ) , w h e n t h e t y p e o f
t h e h i s t o r i c b u i l d i n g a s w e l l a s t h e i n f o r m a t i o n i s d e t e r m i n e d , t h e c o r r e s p o n d i n g t y p e o f i n t e r v e n t i o n i s m a t c h e d i n
t h e m e a n t i m e . I n t h a t c a s e , a n e a s i l y m a n a g e d m o d e l i s g e n e r a t e d ( B i a g i n i e t a l . , 2 0 1 6 ) .
1 8
L O D i s a c o n c e p t a b o u t t h e q u a l i t y a n d a c c u r a c y o f t h e m o d e l e d e l e m e n t s , w h i c h i n c l u d e t h e g e o m e t r y a n d s t r u c t u r e
d a t a a s w e l l a s o t h e r r e l a t e d i n f o r m a t i o n . I t h e l p s u s e r s t o u n d e r s t a n d t h e m o d e l e d e l e m e n t s a t d i f f e r e n t s t a g e s a n d
f i n d o u t t h e l i m i t a t i o n s i n s o m e c a s e s ( F i g . 1 . 1 6 ) . L O A h e l p s p r o f e s s i o n a l s t o f i g u r e o u t t h e e x p e c t e d u s e a s w e l l a s
t h e l i m i t a t i o n s o f t h e d o c u m e n t a t i o n ( J o h n , 2 0 1 4 ) .
F i g . 1 . 1 6 L O D o f s t e e l f r a m i n g c o l u m n
1 . 6 . 2 B I M a n d s e i s m i c t e s t i n g
B I M c a n b e u s e d a s a v e r s a t i l e t o o l t o h e l p t o a n a l y z e t h e b u i l d i n g p e r f o r m a n c e i n s e i s m i c a c t i o n . T h e r e a r e m a n y
B I M s o f t w a r e p r o g r a m s s u p p o r t i n g t o i n t e g r a t e d i f f e r e n t i n f o r m a t i o n i n t o t h e s i n g l e m o d e l a n d m a k e a n a l y s i s o n i t
w i t h s o m e p l u g - i n s , l i k e t h e p l u g - i n o f s e i s m i c e v a l u a t i o n ( A l i r e z a e i e t a l . , 2 0 1 6 ) . O r t h e B I M m o d e l c o u l d b e
i m p o r t e d i n t o s o f t w a r e p r o g r a m s f o r s e i s m i c s i m u l a t i o n i f t h e s o f t w a r e i s c o m p a t i b l e w i t h t h e B I M m o d e l . A n d t h e
f e e d b a c k f r o m s e i s m i c t e s t h e l p s t o i m p r o v e t h e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l ( B I M ) .
I n a d d i t i o n , B I M i s v e r y h e l p f u l f o r s e i s m i c r e t r o f i t w h e n i t c o o p e r a t e s w i t h t h e t e c h n o l o g y o f r e a l i t y c a p t u r e , w h i c h
i n c l u d e s l a s e r s c a n n i n g ( p o i n t c l o u d s d a t a ) a n d p h o t o g r a m m e t r y , w h i c h w o u l d b e m o r e e f f i c i e n t i f i t i s a s s i s t e d w i t h
d r o n e s o r u n m a n n e d a e r i a l v e h i c l e s ( U A V ) a s w e l l a s p h o t o s o f h i g h r e s o l u t i o n . I n t h a t c a s e , 3 D m o d e l s w i t h h i g h
a c c u r a c y c o u l d b e g e n e r a t e d s o t h a t t h e r e s u l t s o f t h e s i m u l a t i o n w o u l d b e r e l a t i v e l y m o r e p r e c i s e s i n c e t h e s t r u c t u r a l
m o d e l s a r e s o d e t a i l e d ( J o s h u a & L e o , 2 0 1 5 ) .
1 . 6 . 3 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t
O l d e r b u i l d i n g s m a y n o t h a v e b e e n b u i l t t o t h e s e i s m i c c o d e s t h a t a r e c u r r e n t l y i n p r a c t i c e . T h e l a c k o f c e r t a i n
d e s i g n s l i k e p o w e r f u l c o n n e c t i o n s , m a k e s t h e m v u l n e r a b l e w h e n f a c e d w i t h e a r t h q u a k e s o r o t h e r d i s a s t e r s , i n w h i c h
c a s e m a s o n r y b u i l d i n g s a r e e s p e c i a l l y v u l n e r a b l e . S o m e s t u d i e s s h o w t h a t o l d b u i l d i n g p e r f o r m a n c e s d u r i n g
e a r t h q u a k e s w o u l d n o t i n c r e a s e t h e c h a n c e t o b e m o r e s t a b l e e v e n i f s t r a t e g i e s l i k e s t r e n g t h e n i n g i n t e r v e n t i o n s w e r e
t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n i n t h e l a s t c e n t u r y . U n d e r t h i s c i r c u m s t a n c e , i t i s n e c e s s a r y t o b u i l d s t r u c t u r e m o d e l s f o r
s e i s m i c a n a l y s i s , a s w e l l a s s i m u l a t i n g t h e l i n e a r a n d n o n - l i n e a r b e h a v i o r o f t h e b u i l d i n g s t r u c t u r e s t o e s t a b l i s h
p e r f o r m a n c e a s s e s s m e n t s t o a i d t h e d a n g e r l e v e l o f t h e b u i l d i n g ( L a g o m a r s i n o & C a t t a r i , 2 0 1 5 ) .
1 . 7 S u m m a r y
T h e m e t h o d t h a t c a t e g o r i z i n g a n d i n t e g r a t i n g t h e a g g r e g a t e d d a t a f r o m t y p i c a l d o c u m e n t a t i o n a n d s u r v e y o f t a n g i b l e
c u l t u r a l a s s e t b y 3 D d i g i t a l m o d e l a n d d a t a m a n a g e m e n t g e n e r a t e d b y B I M m a k e s i t p o s s i b l e t h a t d i f f e r e n t u s e r s
h a v e a c c e s s t o e n o r m o u s 3 D d a t a o v e r t i m e ( V o l k e t a l . , 2 0 1 4 ) . A s f o r t h e f i r s t p h a s e o f d a t a c o l l e c t i o n , s e v e r a l
m e t h o d s h a v e b e e n a p p l i e d , l i k e c o l l e c t i n g 2 D d a t a w i t h m a p p i n g t h e b u i l d i n g s o r e x i s t i n g d r a w i n g s , u s i n g l a s e r
s c a n n e r , a n d a d o p t i n g p h o t o g r a m m e t r y w i t h d r o n e s o r U A V t o t a k e p i c t u r e s . E n r i c h e d w i t h t h e d a t a a n d i n f o r m a t i o n ,
t h e q u a l i t y a n d m a n a g e m e n t o f 3 D m o d e l i n g a c c o r d i n g l y i m p r o v e s b e c a u s e o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e B I M a p p r o a c h .
B I M h e l p s t o c o n n e c t v a r i o u s u s e r s a n d p r o v i d e t h e m w i t h a p l a t f o r m t h a t a d v o c a t i n g t h e i n t e r p r e t a t i o n s a n d
1 9
u n d e r s t a n d o f t h e m o d e l s . I n a n o t h e r w a y , B I M i s u s e f u l f o r d a t a c o l l e c t i o n o n h i s t o r i c b u i l d i n g s a n d b u i l d i n g
m o d e l s b a s e d o n t h e d i g i t a l d a t a , a n d t h e m o d e l s i n t e g r a t e d w i t h d i f f e r e n t d a t a w o u l d b e e x p o r t e d f r o m m o d e l
g e n e r a t i o n s o f t w a r e i n t o s e i s m i c e v a l u a t i o n s o f t w a r e f o r l o a d c a l c u l a t i o n s a n d s e i s m i c s i m u l a t i o n .
2 0
2 . B A C K G R O U N D A N D L I T E R A T U R E R E V I E W
C h a p t e r 2 p r o v i d e s a n o v e r v i e w o f t h e a p p l i c a t i o n o f B I M i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , d a t a m a n a g e m e n t i n B I M ,
s e i s m i c t e s t i n g a p p l i e d o n h i s t o r i c b u i l d i n g s w i t h B I M , d i f f e r e n t w a y s u s e d t o c o l l e c t d a t a f o r B I M , a n d v a r i o u s
t y p e s o f i n f o r m a t i o n n e e d e d t o m a k e s u r e t h e s e t - u p o f m o d e l s a n d r e s t o r a t i o n o r r e n e w o f b u i l d i n g s .
2 . 1 I n t r o d u c t i o n
B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s c a n h e l p t o e n h a n c e t h e m a n a g e m e n t o f h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , b e c a u s e h e r i t a g e
b u i l d i n g s h a v e h i g h c u l t u r a l o r a r c h i t e c t u r a l v a l u e s t h a t c a n b e s a v e d i n a 3 D m o d e l . T h e a p p l i c a t i o n o f B I M a l l o w s
m o d e l s t o h a v e h i g h r e s o l u t i o n a n d l a r g e a m o u n t s o f d a t a , i n w h i c h c a s e i t m e a n s m o r e i n f o r m a t i o n c a n b e a d d e d
i n t o 3 D m o d e l s f o r d i g i t i z a t i o n t o b e p r e s e r v e d a n d a n a l y z e d ( Q u a t t r i n i , R e t a l . , 2 0 1 6 ) .
F o r t u n a t e l y , m o d e l s w i t h h i g h r e s o l u t i o n a n d e n r i c h e d i n f o r m a t i o n a r e n o t t o o d i f f i c u l t t o b u i l d s i n c e t h e
d e v e l o p m e n t o f t e c h n o l o g y t h a t h e l p s c r e a t e a c c u r a t e 3 d m o d e l s s u c h a s p h o t o g r a m m e t r y a n d 3 D s c a n n i n g
( B a r a z z e t t i , B a n f i , B r u m a n a , & P r e v i t a l i , 2 0 1 5 ) . B I M w i t h a d d i t i o n a l d a t a c a n a l s o b e u s e d f o r s e i s m i c s i m u l a t i o n
s i n c e b u i l d i n g p e r f o r m a n c e u n d e r p o t e n t i a l e a r t h q u a k e s o f d i f f e r e n t l e v e l s c a n b e e v a l u a t e d a n d v i s u a l i z e d ; r e l a t i v e
s u g g e s t i o n s a n d d e s i g n o f s e i s m i c r e s t o r a t i o n b a s e d o n b u i l d i n g p e r f o r m a n c e a r e g i v e n a f t e r w a r d s ( P r i e s t l e y , 2 0 0 0 ) .
2 . 2 B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
B I M h e l p s t o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y a n d a c c u r a c y o f s t o r i n g i n f o r m a t i o n a b o u t a b u i l d i n g . S o m e b i g c h a l l e n g e s
e x i s t i n t h e p r o c e s s , f o r e x a m p l e , h o w t o g u a r a n t e e t h e c o h e r e n c e o f a c c u r a c y a n d q u a l i t y o f r e p r e s e n t a t i o n b a s e d o n
t h e d a t a c o l l e c t e d f r o m r e a l s i t e w h e n b u i l d i n g m o d e l s ( Q u a t t r i n i , R e t a l . , 2 0 1 6 ) . T o f i g u r e o u t a s o l u t i o n , Q u a t t r i n i
a n d h e r c o l l e a g u e s p r o p o s e d a w o r k - f l o w t h a t i s b a s e d o n a 3 D e n v i r o n m e n t i n t h e w h o l e p r o c e s s a n d d e v e l o p i n g t h e
p a r a m e t e r s o f t h e m o d e l o n t h e b a s i s o f t h e p r o c e s s o f c o n s t r u c t i o n . I n t h i s c a s e , n o n - g e o m e t r i c d a t a a n d i n f o r m a t i o n
l i k e c u l t u r a l a n d a r c h i t e c t u r a l i n f o r m a t i o n c a n b e a d d e d i n t o t h e m o d e l o f t h o s e h i s t o r i c b u i l d i n g s . B I M a l l o w s t h e
a c c e s s o f t h e c o m p l e t e a p p r o a c h o f t h e p r o c e s s , a n d Q u a t t r i n i a n d h e r c o l l e a g u e s ’ w o r k s h o w e d t h a t b y u t i l i z i n g
B I M m o d e l s i t c a n b e u s e d a s c o m p l e t e s e t o f i n f o r m a t i o n o n a l l r u l e s a n d g u i d e l i n e s , e s p e c i a l l y t h o s e f o r h e r i t a g e
c o n s e r v a t i o n .
A s f o r t h e d e v e l o p m e n t o f a p p l y i n g B I M i n t o h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d m a n a g e m e n t o n e x i s t i n g b u i l d i n g s , t h e r e a r e
t w o t r e n d s o b s e r v e d i n t h i s a r e a , w h i c h a r e m a k i n g u s e o f L O A ( l e v e l o f a c c u r a c y ) i n B I M m o d e l s a n d s i m u l a t i o n s
o n B I M m o d e l s ( B i a g i n i e t a l . , 2 0 1 6 ) . A s f o r t h e r e s e a r c h o n L O A i n B I M m o d e l s , r e l a t e d m o d e l s c a n b e b u i l t b a s e d
o n p o i n t c l o u d f i l e s o f t h e s i t e , w h i c h c a n b e a c h i e v e d b y l a s e r s c a n n i n g d i r e c t l y , o r m o d e l s c a n b e b u i l t a c c o r d i n g t o
2 D d r a w i n g s l i k e C A D f i l e i n d i r e c t l y , s i n c e e x t r a w o r k n e e d s t o b e d o n e t o t r a n s f e r i n f o r m a t i o n f r o m 2 D d r a w i n g s
i n t o 3 D m o d e l s ( V o l k e t a l . , 2 0 1 4 ) . T o h a v e a c c e s s t o 2 D d r a w i n g s , m e t h o d s l i k e m a p p i n g o n s i t e o r s e a r c h i n g f o r
e x i s t i n g d r a w i n g s f r o m r e l a t i v e a r c h i t e c t u r e f i r m s a r e u s e f u l . H o w e v e r , t h i s e n t i r e p r o c e s s i s t i m e c o n s u m i n g s i n c e i t
i s r e l y i n g o n t h e c o n d i t i o n o f t h e h i s t o r i c a l s o u r c e s a n d t h e p r e s e r v a t i o n o f t h e e x i s t i n g i n f o r m a t i o n . S o m e
p r o f e s s i o n a l s s u g g e s t t h a t l i b r a r y o f b u i l d i n g o b j e c t m o d e l s , w h i c h a r e n o t c u r r e n t l y e x i s t i n g , c a n b e e s t a b l i s h e d f o r
f u r t h e r u s e ( O r e n i e t a l . , 2 0 1 3 ) .
A b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i s d i f f e r e n t f r o m b u i l d i n g a 3 D m o d e l , s i n c e m o r e d a t a w o u l d b e a d d e d t o t h e m o d e l
t o m a k e i t a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l ( H e g a z i , 2 0 1 7 ) . I n t h i s c a s e , a 3 D m o d e l c o u l d b e t u r n e d i n t o a b u i l d i n g
i n f o r m a t i o n m o d e l i f n e e d e d d a t a i s s u p p l e m e n t e d a n d i n t e g r a t e d i n t o t h e m o d e l . A b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i s
e a s i l y t o b e t r a n s f e r r e d i n t o a 3 D m o d e l , a s l o n g a s a s s i g n e d p a r a m e t e r s a r e t a k e n a w a y l e a v i n g o n l y t h e 3 D
g e o m e t r y .
C o m b i n i n g B I M a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n l e a d s t o H - B I M , w h i c h c a n b e u s e d f o r s t r u c t u r a l a n a l y s i s a n d d e s i g n o n
h i s t o r i c b u i l d i n g s a m o n g m a n y o t h e r a p p l i c a t i o n s . W h e n c o l l e c t i n g d a t a , m e t h o d s l i k e p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r
s c a n n i n g c a n b e r e g i s t e r e d t o a c q u i r e d a t a o f t h e l a n d s c a p e a n d g e o m e t r y d a t a a b o u t t h e b u i l d i n g s , r a n g i n g i n s c a l e
f r o m t h e b u i l d i n g ’ s c o n t e x t , t o e x t e r i o r f a c a d e s , a n d e v e n i n t e r i o r d e c o r a t i o n s . M o d e l s c o u l d b e b u i l d b a s e d o n a s e t
o f d a t a , a n d b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a r e g e n e r a t e d s i n c e d a t a c o l l e c t e d b y l a s e r s c a n n e r a n d p h o t o g r a m m e t r y i s
c o m p a t i b l e w i t h B I M s o f t w a r e p r o g r a m s . B I M w a s u s e d f o r d e s i g n i n g , a n a l y z i n g a n d r e g u l a t i n g m a n a g e m e n t o r l i f e
c y c l e s y s t e m s o n n e w b u i l d i n g s ( C . D o r e e t a l . 2 0 1 5 ) . W h i l e H - B I M c a n b e u s e d f o r e x i s t i n g b u i l d i n g s a n d f a c i l i t i e s
t o m a k e u p d a t e s ( F i g . 2 . 1 ) .
I n 2 0 1 7 , H i s t o r i c E n g l a n d c o m e o u t “ B I M f o r H e r i t a g e ” t o o f f e r g u i d e l i n e s o n b u i l d i n g h i s t o r i c b u i l d i n g i n f o r m a t i o n
m o d e l s f o r p e o p l e , w h e r e a d i a g r a m o f a l i f e c y c l e p r i n c i p l e i s i n c l u d e d f o r u s e r s , p r o f e s s i o n a l s a n d o w n e r s . T h e
2 1
p r i n c i p l e a d d r e s s d i f f e r e n t p h a s e s i n H - B I M a n d d e f i n e s H - B I M a s w e l l a s h o w t o p r o c e s s B I M d a t a a n d H - B I M
p r o c e d u r e ( F i g . 2 . 2 ) ( J o r d a n - P a l o m a r , T z o r t z o p o u l o s , G a r c í a - V a l l d e c a b r e s , & P e l l i c e r , 2 0 1 8 ) .
F i g . 2 . 1 B I M c r e a t i o n p r o c e s s f o r n e w b u i l d i n g s a n d b u i l t h e r i t a g e . ( T o l d o , 2 0 1 6 )
F i g . 2 . 2 B I M f o r t h e H e r i t a g e L i f e C y c l i c a l P r i n c i p l e ( J o r d a n - P a l o m a r e t a l . , 2 0 1 8 )
G u i d e l i n e s a n d r e g u l a t i o n s r e l a t e d w i t h r e s t o r a t i o n p r a c t i c e s w i t h B I M c o m e o u t a s w e l l ; f r a m e w o r k s h a v e b e e n
e x p l o r e d t h a t h e l p p e o p l e t o u n d e r s t a n d d i f f e r e n t p r o c e d u r e s d u r i n g t h e c o n s e r v a t i o n p r a c t i c e ( M e g a h e d , 2 0 1 5 ) . T h e
2 2
m e t h o d t h a t u s i n g c l o u d - b a s e d p r o c e d u r e , e s p e c i a l l y a p p l y i n g d a t a o f 3 D p o i n t c l o u d s t o a n a l y z e m o d e l s w a s p u t
f o r w a r d ( C o u n s e l l & N a g y , 2 0 1 7 ) . H - B I M i s a t t r a c t i n g m u c h m o r e a t t e n t i o n f r o m p r o f e s s i o n a l s a l t h o u g h i t s t i l l
n e e d s m o r e s t u d y , s i n c e t h e r e a r e s o m e c h a l l e n g e s , s u c h a s , h o w t o b a l a n c e a n d c o o p e r a t e w i t h t h e t r a d i t i o n a l
o p e r a t i o n m o d e a n d m a k e e v a l u a t i o n s b a s e d o n t h e r e a l i z a t i o n a n d p r a c t i c a l c o n s t r u c t i o n o f H - B I M ( J o r d a n - P a l o m a r
e t a l . , 2 0 1 8 ) . R e s e a r c h e r s h a v e d i f f e r e n t i d e a s o f h o w B I M c a n b e u s e d i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n ( F i g . x a n d F i g .
x ) .
W i t h t h e a p p l i c a t i o n o f H - B I M , c o n s e r v a t i o n p r i o r i t i e s a r e m a d e b a s e d o n d i f f e r e n t t y p e s o f a s s e s s m e n t s o f t h e
b u i l d i n g , s u c h a s h e r i t a g e v a l u e s a n d l o a d r i s k s , a s w e l l a s r e l a t i v e r e h a b i l i t a t i o n c o d e s , a v o i d p r o b l e m s l i k e m a k i n g
d a m a g e o n t h e a u t h e n t i c i t y o f h i s t o r i c p r o p e r t i e s d u r i n g t h e p r o c e s s o f r e h a b i l i t a t i o n p r o c e s s . A n o t h e r p r o b l e m n e e d s
t o b e p a i d a t t e n t i o n i s c o l o r s y s t e m . S i n c e t h e r e u s e d t o b e m o r e t h a n o n e m o d e l s o f v a r i o u s t y p e s u s e d i n a p r o j e c t ,
a n d m u l t i p l e c o l o r e l e m e n t s a r e u t i l i z e d , i t i s n e c e s s a r y t o w o r k o u t a c o l o r s y s t e m d u r i n g t h e p r o c e s s ( H e g a z i , 2 0 1 7 ) .
A d d i t i o n a l l y , H - B I M c o u l d b e u t i l i z e d o n e n e r g y s i m u l a t i o n o f h i s t o r i c b u i l d i n g s . A s p o i n t e d o u t b y s o m e r e s e a r c h ,
m o s t h i s t o r i c b u i l d i n g s a r e l o w p e r f o r m a n c e b u i l d i n g s , t h e e n e r g y c o n s u m p t i o n o f t h e m b e i n g c o n s i d e r a b l e . I t i s
b e c a u s e t h a t d u r i n g t h e t i m e t h e s e b u i l d i n g s w e r e b u i l t , t e c h n o l o g y w a s n o t s o a d v a n c e d f o r e n e r g y s i m u l a t i o n ,
n e i t h e r r e g u l a t i o n s w e r e s o i m p r o v e d f o r r e f e r e n c e ( K h a l i l , 2 0 1 7 ) . W h i l e i f h i s t o r i c b u i l d i n g s t a k e e n e r g y r e t r o f i t s ,
e n e r g y w o u l d b e s a v e d a s w e l l a s t h e m a r k e t v a l u e o f t h e m w o u l d i n c r e a s e i n t h e m e a n t i m e ( F i l i p p i , 2 0 1 5 ) . U n d e r
t h i s c i r c u m s t a n c e , H - B I M i s u s e d t o s i m u l a t e e n e r g y p e r f o r m a n c e o f b u i l d i n g s i n a v i r t u a l e n v i r o n m e n t t o m a k e
e f f i c i e n t r e t r o f i t s , w h i c h a l s o m a k e s t h e p r o c e s s m o r e t i m e - s a v i n g ( K h a l i l , 2 0 1 7 , A h n , K i m , P a r k , K i m , & L e e ,
2 0 1 4 ) . A f t e r t h e i n p u t o f g e o m e t r i c d a t a a n d d e s c r i p t i v e d a t a i n t o m o d e l s , t h e s i m u l a t i o n s c o u l d b e r u n i n t h e
m o d e l i n g s o f t w a r e p r o g r a m d i r e c t l y d u e t o t h e f a c t t h a t m a j o r i t y o f B I M s o f t w a r e p r o g r a m s h a v e b u i l t - i n s i m u l a t i o n
f u n c t i o n s . O r t h e m o d e l s c o u l d b e e x p o r t e d t o o t h e r s o f t w a r e f o r f u r t h e r a n a l y s i s ( K h a l i l , 2 0 1 7 ) .
2 . 3 B I M a n d s e i s m i c t e s t i n g
A n a l y z i n g t h e p e r f o r m a n c e o f b u i l d i n g s t r u c t u r e s b e f o r e t h e y a r e b u i l t i s c r i t i c a l , f o r e x a m p l e , h o w a b u i l d i n g i n a n
e a r t h q u a k e z o n e w o u l d p e r f o r m s e i s m i c a l l y . A s f o r h i s t o r i c b u i l d i n g s , s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t b e c o m e s m o r e
s i g n i f i c a n t s i n c e a g r e a t d e a l o f o l d b u i l d i n g s l a c k m o d e r n e n g i n e e r i n g d e s i g n i d e a s a n d m e t h o d s , o r t h e m a t e r i a l
u s e d t o b u i l d t h e b u i l d i n g s a r e v u l n e r a b l e i n e a r t h q u a k e , s u c h a s s o m e m a s o n r y b u i l d i n g s . B I M v i s u a l i z e d p h y s i c a l
f e a t u r e s o f b u i l d i n g s a n d g e o m e t r i c p r o p e r t i e s a n d s t r u c t u r a l e l e m e n t s c a n b e i n t e g r a t e d t o g e t h e r i n t o t h e m o d e l s
b e c a u s e o f t h e n e e d o f a n a l y s i s o n n o n - l i n e a r d y n a m i c m o v e m e n t b a s e d o n a s e t o f g r o u n d m o t i o n d a t a , a s w e l l
s p e c i f i e d l e v e l s o f s e i s m i c i n t e n s i t y ( C h a r a l a m b o s , G . e t a l . 2 0 1 4 ) .
T e s t i n g a B I M w i t h s e i s m i c a n a l y s i s t o o l s c a n h e l p t o c r e a t e a m e t h o d o l o g y w h e r e b u i l d i n g d a m a g e c a n b e p r e d i c t e d
a n d v i s u a l i z e d a s w e l l a s c o s t a n d p o s t - e a r t h q u a k e r e s t o r a t i o n s c h e d u l e ( G r i f f i s , F . H , S t u r t s , C . S . , 2 0 0 0 ) . T h e m o d e l
c o n t a i n s p h y s i c a l f e a t u r e s o f b u i l d i n g s , g e o m e t r i c p r o p e r t i e s , a n d s t r u c t u r a l e l e m e n t s t h a t a r e i n t e g r a t e d t o g e t h e r ;
t h i s i s n e c e s s a r y f o r t h e s e i s m i c a n a l y s i s o n n o n - l i n e a r d y n a m i c m o v e m e n t b a s e d o n a s e t o f s e i s m i c g r o u n d m o t i o n
d a t a a n d i n t e n s i t y . A 5 D B I M ( w h e r e t h e f o u r t h a n d t h e f i f t h d i m e n s i o n a r e d o w n t i m e a n d c o s t r e s p e c t i v e l y ) c a n b e
u s e d a s t h e m e d i u m b e t w e e n e n g i n e e r s a n d o w n e r s m a k i n g t h e v i s u a l i z e d r e s u l t s o f r i s k a s s e s s m e n t m o r e
u n d e r s t a n d a b l e ( C h a r a l a m b o s , G . e t a l . 2 0 1 4 ) . A c c o r d i n g t o t h e i r p r o c e d u r e , n u m e r i c a l c a l c u l a t i o n s o f p o s s i b l e
d a m a g e s i m u l a t i o n a l s o h e l p s t o e s t i m a t e t h e c o m p l e t e r e h a b i l i t a t i o n c o s t o f e a c h e l e m e n t a n d s t o r y f o r t h e b u i l d i n g s
u n d e r v a r i o u s s e i s m i c i n t e n s i t y l e v e l . W i t h t h e a s s i s t a n c e o f r e l a t e d d a t a b a s e a n d s c h e d u l i n g s o f t w a r e , t h e t i m e f o r
r e p a i r i n g t h e b u i l d i n g a n d l o s s - o f - u s e c o s t w a s p r e d i c t e d a s a r e s u l t . V i s u a l i z a t i o n w a s e m p h a s i z e d s i n c e i t w o u l d
o f f e r t h e f e a s i b i l i t y f o r e n g i n e e r s a n d o w n e r s t o f i n d o u t u n s t a b l e a r e a , p r e d i c t t h e r o u t e s o f m o v i n g m a t e r i a l s , h e l p
t h e m c o m p r e h e n d a n d s e n s e w h a t w o u l d h a p p e n u n d e r t h e c i r c u m s t a n c e ( F i g . 2 . 3 ) ( C h a r a l a m b o s , G . e t a l . 2 0 1 4 ) .
2 3
F i g . 2 . 3 3 D v i s u a l i z a t i o n o f c o l o r e d B I M b a s e d o n v a r i o u s d a m a g e l e v e l s ( C h a r a l a m b o s , G . e t a l . 2 0 1 4 )
F o r s e i s m i c s i m u l a t i o n r e s e a r c h , p r o t o t y p e m o d e l s c o u l d b e b u i l t i n t h e f o r m a t o f B I M , p l u g - i n s t h a t a r e c o m p a t i b l e
w i t h B I M s o f t w a r e u s e d , a n d a s t r u c t u r a l a n a l y s i s s o f t w a r e p r o g r a m u s e d f o r s i m u l a t i o n a f t e r t h e m o d e l s a r e
e x p o r t e d i n t o i t . T h e d a m a g e s t a t e o f t h e b u i l d i n g s , w h i c h c o r r e s p o n d s t o t h e p r e d e f i n e d s e i s m i c i n t e n s i t y , c a n b e
d e t e r m i n e d b a s e d o n t h e e v a l u a t i o n o f t h e d y n a m i c r e s p o n s e . R e l a t i v e e n v i r o n m e n t i m p a c t s o n t h e b u i l d i n g s a l s o
n e e d t o b e c o u n t e d i n t o c a l c u l a t e t h e a s s o c i a t e d c o s t ( A l i r e z a e i e t a l . , 2 0 1 6 ) .
I n a d d i t i o n t o s t r u c t u r a l e l e m e n t s , s t u d y o n t h e p e r f o r m a n c e o f n o n - s t r u c t u r a l e l e m e n t s i s a n o t h e r k e y p o i n t w h e r e
p r o f e s s i o n a l s a r e u s e d t o r e s e a r c h i n g o n i t w i t h B I M a s w e l l . N o n - s t r u c t u r a l e l e m e n t s b a s i c a l l y m e a n a r c h i t e c t u r a l
e l e m e n t s , M E P ( m e c h a n i c a l , e l e c t r i c a l , a n d p l u m b i n g ) s y s t e m s , a n d b u i l d i n g c o n t e n t s ( V i l l a v e r d e , 1 9 9 7 ) . A s f o r t h e
p i p i n g s y s t e m , t o d e s i g n a s y s t e m w h i c h q u a l i f i e s t h e r e q u i r e m e n t s o f N a t i o n a l F i r e P r o t e c t i o n A s s o c i a t i o n c o d e s
a n d s t a n d a r d s ( N F P A 1 3 ) a n d s e i s m i c p r o t e c t i o n r e q u i r e m e n t s a t t h e s a m e t i m e , B I M i s u s e d . A c a s e s t u d y o n a s i x -
s t o r y s t e e l f r a m e b u i l d i n g w i t h r e c t a n g l e p l a n s w a s d o n e t o e x p l o r e a n a p p r o p r i a t e p r o c e d u r e , w h e r e t h e f o c u s i n t h e
r e s e a r c h i s t o d e s i g n a s e i s m i c a l l y b r a c e d s p r i n k l e r p i p i n g s y s t e m . T h e l a y o u t o f t h e u n b r a c e d s p r i n k l e r p i p i n g
s y s t e m w a s i m p o r t e d i n t o A u t o C A D s o f t w a r e a n d t h e m o d e l s o f t h e b u i l d i n g w a s b u i l t i n a f r e e B I M s o f t w a r e
p r o g r a m . P i p e s w o u l d b e d e f i n e d a n d c a t e g o r i z e d b a s e d o n t h e i r t y p o l o g y ; t h e n r u l e s o f N F P A 1 3 w o u l d b e a d d e d t o
d e f i n e z o n e s i n f l u e n c i n g o n s w a y b r a c e s . S e i s m i c a n a l y s i s w a s a p p l i e d t o s i z e b r a c i n g e l e m e n t s i n T e k l a B I M s i g h t
s o f t w a r e , w h e r e s p e c i f i c s p r e a d s h e e t s w e r e u s e d f o r t h e e v a l u a t i o n o f t h e s e i s m i c d e m a n d o n e v e r y s i n g l e b r a c e
e l e m e n t , a n d n e w l a y o u t w o u l d b e u s e d f o r u p d a t i n g t h e B I M m o d e l s ( P e r r o n e & F i l i a t r a u l t , 2 0 1 7 ) .
I n m a n y c a s e s , B I M h e l p s t o m a k e s i m u l a t i o n s a n d e v a l u a t i o n s o n b o t h s t r u c t u r a l a n d n o n - s t r u c t u r a l e l e m e n t s o f
b u i l d i n g s , o f f e r i n g v a l u a b l e a n d r e l i a b l e a s s e s s m e n t o n s e i s m i c r i s k a n d d a m a g e p r e d i c t i o n . W h e n d i s c u s s i n g
d a m a g e p r e d i c t i o n , t h e a p p l i c a t i o n o f s e l f - d i a g n o s i s p r o c e s s t h a t i s b a s e d o n t h e i n f o r m a t i o n c o l l e c t e d f r o m
s t r u c t u r a l h e a l t h m o n i t o r i n g s y s t e m c o u l d m a k e t h e w o r k o n p o s t - e a r t h q u a k e i n s p e c t i o n s d e c r e a s e d s o t h a t t i m e c a n
b e s a v e d , a n d r i s k i s r e d u c e d . I n a d d i t i o n , t o r e d u c e t h e d a m a g e c a u s e d b y b r o k e n m e c h a n i c a l s e r v i c e i n t h e
e a r t h q u a k e , r e l a t e d e m e r g e n c y m a n a g e m e n t b u t t o n c a n b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n ( W e l c h , S u l l i v a n , & F i l i a t r a u l t ,
2 0 1 4 ) .
2 4
2 . 4 H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t i n g
T o p r e s e r v e h i s t o r i c b u i l d i n g s , f a c t o r s l i k e d a m a g e c a u s e d b y d e c a y f r o m n a t u r a l w e a t h e r i n g p r o c e s s , h a z a r d s o f
n a t u r a l d i s a s t e r s a n d u n e x p e c t e d a c c i d e n t s , n e e d t o b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n ( L a g o m a r s i n o & C a t t a r i , 2 0 1 5 ) .
D a m a g e a s s e s s m e n t o f r e c e n t y e a r s i n d i c a t e t h a t s o m e h i s t o r i c b u i l d i n g s a r e v u l n e r a b l e i n e a r t h q u a k e s ( O l i v e i r a ,
2 0 0 3 ) . I n a d d i t i o n , s o m e s t r e n g t h e n i n g c o n s t r u c t i o n s a d d i n g o n t h e b u i l d i n g s a r e i n e f f e c t i v e o r e v e n m a k i n g t h e
b u i l d i n g s m o r e e a s i l y t o b e d a m a g e d u n d e r s e i s m i c l o a d s ( L a g o m a r s i n o & C a t t a r i , 2 0 1 5 ) . I n t h i s c a s e , p r o p e r
m e t h o d s a n d p r o c e d u r e s n e e d t o b e c o m e o u t t o r e d u c e t h e r i s k t o t h e h i s t o r i c b u i l d i n g s .
M a n y h i s t o r i c b u i l d i n g s s u f f e r e d d a m a g e f r o m e a r t h q u a k e s i n t h e h i s t o r y o f U n i t e d S t a t e s . T o s t r e n g t h e n t h e m , s o m e
u p g r a d e s a r e n e e d e d t o m a k e s u r e t h e b u i l d i n g s w o u l d s t i l l s u r v i v e . P r o f e s s i o n a l s w o u l d m a k e r e l a t e d a r r a n g e m e n t s
o n t h e m w i t h l e a s t i n t e r f e r e n c e o n a r c h i t e c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e b u i l d i n g s ; f o r e x a m p l e , t h e y c o u l d d e c i d e o n a
s e i s m i c i s o l a t i o n r e t r o f i t . T h e r e w a s a s e i s m i c i s o l a t i o n r e t r o f i t c o n s t r u c t e d o n t h e N i n t h C i r c u i t U . S . C o u r t o f
A p p e a l s i n S a n F r a n c i s c o , w h i c h w a s c o n s i d e r e d a s t h e f i r s t f e d e r a l b u i l d i n g a c c e p t i n g s e i s m i c i s o l a t i o n r e t r o f i t .
N o n - l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s w a s m a d e , a n d i s o l a t i o n d e s i g n w a s m a d e b a s e d o n t h e a n a l y s i s . T w o k e y i s s u e s w h i c h
a r e t h e l o c a t i o n o f t h e p l a n e o f s e i s m i c i s o l a t i o n r e t r o f i t a n d t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h e i s o l a t i o n s y s t e m , w e r e t a k e n
i n t o c o n s i d e r a t i o n , s e p a r a t e l y . T h e l a s t t w o p a r a m e t e r s n e e d t o b e p a i d a t t e n t i o n o n w e r e t h e e v a l u a t i o n a n d
p r e d i c t i o n o f t h e l o n g - t e r m s t a b i l i t y o f t h e r e t r o f i t t e d s t r u c t u r e a n d t h e p e r f o r m a n c e o f t h e i s o l a t e d s t r u c t u r e u n d e r
e a r t h q u a k e s f r o m s m a l l s c a l e t o l a r g e s c a l e ( M o k h a e t a l . 1 9 9 7 ) .
C l a s s i f i c a t i o n s c a n b e m a d e a m o n g h i s t o r i c b u i l d i n g s i n t e r m s o f a r c h i t e c t u r e a s s e t s a n d a r t i s t i c a s s e t s . S a f e t y a n d
c o n s e r v a t i o n r e q u i r e m e n t s a s w e l l a s p e r f o r m a n c e l e v e l s a r e i d e n t i f i e d c o r r e s p o n d i n g t o t h e c l a s s i f i c a t i o n o f t h e
h e r i t a g e s , w h i c h i s b a s e d o n t h e s c a l e o f t h e o b j e c t s , w h e r e h i s t o r i c b u i l d i n g s a r e u s e d t o b e c a t e g o r i z e d a s
a r c h i t e c t o n i c a s s e t s a n d i t e m s l i k e d e c o r a t i o n s a n d a r t w o r k s a r e a r t i s t i c a s s e t s . F o r e x a m p l e , f o r l i f e s a f e t y r e a s o n s , i t
i s i m p o r t a n t t h a t t h e b u i l d i n g s d o n o t c o l l a p s e d u r i n g a n e a r t h q u a k e o r p i e c e s o f t h e b u i l d i n g f a l l o n t o p e o p l e . B u t
f o r h i s t o r i c r e a s o n s , o n e m i g h t b e e v e n m o r e c o n c e r n e d t o p r e v e n t d a m a g e ( e v e n i f n o t l i f e t h r e a t e n i n g ) t o p r e s e r v e
t h e b u i l d i n g .
T o g u a r a n t e e t h a t t h e h i s t o r i c b u i l d i n g s n o t b e i n g d e s t r o y e d b y s e v e r e e a r t h q u a k e s , t h e s t r u c t u r e m u s t m e e t t h e
d i s p l a c e m e n t d e m a n d s . S e i s m i c h a z a r d s n e e d t o b e c a l c u l a t e d a f t e r w a r d s a s w e l l a s i n - s i t u i n v e s t i g a t i o n . A n d
d i s p l a c e m e n t c a p a c i t y i s a n i m p o r t a n t p a r a m e t e r t o e v a l u a t e t h e s e i s m i c c a p a b i l i t y o f b u i l d i n g s . A s f o r t h e
a s s e s s m e n t o f t h e b u i l d i n g , t o t e s t a n d c a l c u l a t e t h e d i s p l a c e m e n t c a p a c i t y , h i s t o r i c b u i l d i n g s w o u l d b e d e s c r i b e d a s
t w o t y p e s : w h e r e t h e f i r s t t y p e i s a s i n g l e b u i l d i n g ( m a c r o - e l e m e n t ) , a b u i l d i n g t h a t c a n b e r e g a r d e d a s a b o x , a n d
a s s e t s ( m a c r o - e l e m e n t s ) . 3 D m o d e l s o f h i s t o r i c b u i l d i n g s a r e b u i l t b a s e d o n t h e a s s e s s m e n t o f t h e b u i l d i n g s a n d l o c a l
m e c h a n i s m . L o c a l m e c h a n i s m r e f e r s t o t h a t s p e c i f i c s e i s m i c d a m a g e o c c u r r e d o n l o c a l b u i l d i n g s d u e t o t h e i r s p e c i f i c
m a t e r i a l s o r s t r u c t u r e s . R e l a t i v e a n a l y s i s w h i c h i n c l u d e s n o n - l i n e a r s t a t i c a n a l y s i s , n o n - l i n e a r k i n e m a t i c a n a l y s i s a n d
n o n - l i n e a r d y n a m i c a n a l y s i s , i s d o n e o n t h e m o d e l s f o r m o r e r e s e a r c h . I n t h e e n d , v a r i o u s r e h a b i l i t a t i o n d e c i s i o n s a r e
m a d e a c c o r d i n g t o t h e a s s e s s m e n t o b t a i n e d b a s e d o n s e i s m i c p e r f o r m a n c e o f t h e b u i l d i n g s . F o r e x a m p l e , n o
i n t e r v e n t i o n w o u l d b e a p p l i e d o n b u i l d i n g s w i t h t h e e v a l u a t i o n o f u s a b l e l i f e , o r r e h a b i l i t a t i o n i n t e r v e n t i o n d e c i s i o n s
w o u l d b e m a d e , w h i c h i n c l u d e c h a n g i n g t h e u s e o f t h e b u i l d i n g s t o m e e t t h e r e q u i r e m e n t o f s a f e t y f o r o c c u p a n t s ,
m o n i t o r i n g a n d u p g r a d i n g t h e m o d e l f o r f u r t h e r s t u d y , a n d m a k i n g p r o p e r s e i s m i c r e s t o r a t i o n a n d s t r e n g t h e n i n g o f
t h e s t r u c t u r e s ( L a g o m a r s i n o & C a t t a r i , 2 0 1 5 ) .
A n o t h e r c a s e s t u d y o n e a r t h q u a k e v u l n e r a b i l i t y w a s m a d e o n a m o n u m e n t b u i l d i n g i n I t a l y . F i r s t a n o n - s i t e
i n v e s t i g a t i o n w a s d o n e , i n c l u d i n g s u r v e y o n g e o m e t r y d a t a , c r a c k a n d d e t e r i o r a t i o n o n t h e w a l l s , s t r e s s s t a t e , a n d t h e
c o n d i t i o n o f s t r u c t u r e f r a m e s t h a t m a y b e a f f e c t e d b y l o c a l f a i l u r e s . F i n i t e e l e m e n t m e t h o d ( F E M ) w a s u s e d f o r
a n a l y z i n g s t a t i c p u s h o v e r o f t h e s t r u c t u r e , i n w h i c h c a s e t h e s t a b i l i t y o f t h e h i s t o r i c b u i l d i n g c a n b e e v a l u a t e d .
N e c e s s a r y i n t e r v e n t i o n s w o u l d b e s u g g e s t e d t o b e c o n d u c t e d o n t h e m o n u m e n t a l b u i l d i n g t o r e p a i r a n d s t r e n g t h e n
t h e s t r u c t u r e b a s e d o n t h e a s s e s s m e n t a n d r e l a t i v e a c c u r a t e k n o w l e d g e ( L i g n o l a & M a n f r e d i , 2 0 1 1 ) .
2 . 5 D a t a c o l l e c t i o n f o r c r e a t i n g a 3 D m o d e l
W h e n c o l l e c t i n g d a t a , m a n y m e t h o d s a r e a v a i l a b l e i n c l u d i n g 3 D d a t a a c q u i s i t i o n a n d 2 D d a t a a c q u i s i t i o n . D a t a
c o l l e c t e d b y 3 D s c a n n i n g a n d p h o t o g r a m m e t r y i s i n t h r e e d i m e n s i o n s , w h i c h c a n b e u s e d t o g e n e r a t e 3 D m o d e l s
d i r e c t l y , w h i l e c o l l e c t i n g f r o m m a p p i n g a n d e x i s t i n g d r a w i n g s i s i n t w o d i m e n s i o n s t h a t l a t e r h a v e t o b e c o n v e r t e d t o
3 D i f t h a t i s t h e f i n a l r e s u l t n e e d e d .
2 5
2 . 5 . 1 L a s e r s c a n n i n g a n d p h o t o g r a m m e t r y
P h o t o g r a m m e t r y e n a b l e s u s e r s t o m a k e u s e o f i m a g e s i n d i f f e r e n t t y p e s a c q u i r e d b y c a m e r a s a n d s c a n n e d p i c t u r e s ,
w i t h s o f t w a r e p a c k a g e s t h a t c a n s t i t c h t h e m t o g e t h e r ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) . I t a l l o w s u s e r s t o h a v e d i r e c t a c c e s s t o t h e d a t a ,
w h i c h b r i n g s a b o u t m a n y p o t e n t i a l b e n e f i t s , l i k e t h e i m p r o v e m e n t i n d a t a q u a l i t y a n d a u t o m a t i o n , a s s i s t i n g t o g e t
g e o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c i n d e t a i l . Y a s t i k l i a p p l i e d c a m e r a s w i t h h i g h r e s o l u t i o n , w h i c h i n c r e a s e s t h e p h o t o q u a l i t y ,
t o a p r o j e c t i n T a r l a b a s i a r e a i n B e y o g l u o f I s t a n b u l . H e d i d t h e p r o j e c t a s w e l l a s m e m b e r s f r o m Y i l d i z T e c h n i c a l
U n i v e r s i t y i n a d i g i t a l e n v i r o n m e n t , i n c l u d i n g d a t a c o l l e c t e d b y p h o t o g r a m m e t r i c d o c u m e n t a t i o n . T h e y a r r a n g e d
s u f f i c i e n t c o n t r o l p o i n t s o n t h e e l e v a t i o n s o f 3 4 h i s t o r i c b u i l d i n g s a n d t o o k t h r e e p h o t o s o f e v e r y b u i l d i n g f r o m
d i f f e r e n t p e r s p e c t i v e s . I m a g e c o o r d i n a t e s o f t h e c o n t r o l p o i n t s a n d t i e p o i n t s w e r e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n , a n d
i m a g e o r i e n t a t i o n w a s i d e n t i f i e d w i t h a d j u s t m e n t a s s i s t e d b y a s o f t w a r e p a c k a g e . T h e n t h e 3 D m o d e l s w e r e b u i l t
d i r e c t l y b a s e d o n c o l l e c t e d p h o t o s a n d o t h e r i m a g e s . A f t e r t h e g e n e r a t i o n o f t h e 3 D m o d e l , d a t a o f t h e m o d e l w a s
e x p o r t e d i n t o o t h e r s o f t w a r e p r o g r a m s f o r f u r t h e r u s e , s u c h a s A u t o C A D . A n d w h e n t h e d a t a w e r e p r o c e s s e d i n
C A D s o f t w a r e p r o g r a m s , d o c u m e n t s l i k e l i n e d r a w i n g s w e r e g e n e r a t e d i n t h i s c a s e ( F i g . 2 . 4 ) ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) .
F i g . 2 . 4 P h o t o g r a m m e t r i c l i n e d r a w i n g s w i t h m u l t i - i m a g e e v a l u a t i o n ( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 )
L a s e r s c a n n i n g i s a t e c h n o l o g y u s e d t o s c a n t h e s u r f a c e o f t h e b u i l d i n g w i t h l a s e r b e a m s a n d a c a m e r a , 3 D g e o m e t r i c
d a t a i n t h e f o r m o f a p o i n t c l o u d a n d t e x t u r e s a r e t h e r e s u l t s . D r o n e s a r e s o m e t i m e s u s e d t o a s s i s t t h e w o r k a s w e l l a s
t h e y d o i n t h e a r e a o f p h o t o g r a m m e t r y . T h e r e i s a g r o w i n g i n t e r e s t i n t h e t e c h n o l o g y o f a i r b o r n e l a s e r s c a n n i n g ( A L S )
i n r e c e n t y e a r s ( B a l t s a v i a s , 1 9 9 9 ) .
W i t h r e s p e c t t o d o c u m e n t i n g a n d m o n i t o r i n g t h e r e f u r b i s h m e n t p r o j e c t o f h i s t o r i c b u i l d i n g s , r a n g i n g s c a n n e r s a n d
p h o t o g r a m m e t r y w e r e u s e d f o r d a t a a c q u i s i t i o n . T h e w o r k f l o w s t a r t e d f r o m a n e a r l y i n v e s t i g a t i o n o n t h e s i t e a n d
t a r g e t e d b u i l d i n g . D a t a c o l l e c t i o n w a s t h e n e x t s t e p , w h i c h d e p e n d s o n l a s e r s c a n n i n g o n g e o m e t r i e s a n d s u r f a c e s ,
a l o n g w i t h p h o t o g r a m m e t r y . A f t e r t h e r e g i s t r a t i o n , t h e 3 D m o d e l w a s b u i l t w i t h a l l e l e m e n t s . T h e f e a t u r e s c o l l e c t e d
w e r e c a t e g o r i z e d i n t o t w o t y p e s , w h i c h a r e v i s u a l e l e m e n t s a n d i n v i s i b l e e l e m e n t s l i k e s p a t i a l f e a t u r e s . T h e f e a t u r e s
w e r e a s s i g n e d t o m o d e l s , w h i c h w e r e a l s o c a t e g o r i z e d a s c l a s s i f i c a t i o n m o d e l s a n d B I M b a s e d o n d i f f e r e n t
p a r a m e t e r s ( C h e n g , Y a n g , & Y e n , 2 0 1 5 ) .
2 6
A l a s e r s c a n n e r w a s u s e d t o d o c u m e n t a h i s t o r i c c a s t l e c a l l e d S c h l o s s H e r r n s h e i m i n G e r m a n y ( B o e h l e r & M a r b s ,
2 0 0 2 ) . A C y r a x 2 5 0 0 w a s u s e d t o s c a n t h e b u i l d i n g f r o m t h r e e p e r s p e c t i v e s i n t w o h o u r s . T h e f a c a d e w a s
d o c u m e n t e d w i t h a n a v e r a g e p o i n t d e n s i t y o f 1 5 m i l l i m e t e r s a n d 2 . 7 m i l l i o n p o i n t s i n t o t a l i n t h i s c a s e . T h e d a t a o f
p o i n t c l o u d s w e r e i m p o r t e d i n t o A u t o C A D b y a p l u g - i n a f t e r t h e r e g i s t r a t i o n o f t h r e e s c a n s , a n d a l i n e d r a w i n g w a s
g e n e r a t e d . I t w a s s a i d t o b e t i m e - c o n s u m i n g s i n c e t h e p r o c e s s m a d e t h e s n a p p e d p o i n t s r o t a t e t o c a p t u r e r i g h t p o i n t s
a n d g e n e r a t e 3 D v i e w s . A s a r e s u l t , t h e r e w o u l d b e d e v i a t i o n s o f t h e p o i n t s w h i c h w e r e i n t h e r i g h t p o s i t i o n s b e f o r e
d u e t o t h e p o i n t d e n s i t y . I n t h i s c a s e , B o e h l e r a n d M a r b s p o i n t e d o u t t h a t t h e r e w o u l d h a v e c e r t a i n e r r o r s a n d l o s s
t h a t i s c a u s e d b y t h e l o w q u a l i t y o f t h e s c a n n i n g d a t a b y u s i n g l a s e r s c a n n e r , w h i c h m e a n s t h e r e a r e s o m e p r o b l e m s
w i t h t h e h i g h r e q u i r e m e n t o f a c c u r a c y o f t h e m o d e l s . W h e r e a s i t s t i l l o f f e r s t h e c h a n c e f o r s o m e o t h e r a n a l y s i s , f o r
e x a m p l e , d e f o r m a t i o n a n a l y s i s , s i n c e t h e d i g i t a l f i l e o f p o i n t c l o u d s c a n b e i m p o r t e d i n t o a l o t o f c o m p a t i b l e
s o f t w a r e ( F i g . 2 . 5 ) ( B o e h l e r & M a r b s , 2 0 0 2 ) .
F i g . 2 . 5 D e f o r m a t i o n A n a l y s i s ( B o e h l e r & M a r b s , 2 0 0 2 )
I t i s s a i d t h a t p h o t o g r a m m e t r y i s g o i n g t o b e r e p l a c e d b y l a s e r s c a n n i n g , s i n c e t h e r e a r e s i m i l a r i t i e s b e t w e e n t h e m
( Y a s t i k l i , 2 0 0 7 ) . H o w e v e r , i t i s d o u b t f u l b e c a u s e p h o t o g r a m m e t r y g i v e s t h e d e s i g n e r s a d i f f e r e n t v i e w f r o m t h a t
o b t a i n e d f r o m l a s e r s c a n . I n f a c t , m e t h o d s u s e d f o r c o l l e c t i n g 3 D d a t a c a n b e c l a s s i f i e d b y t h e s c a l e w h i c h i s
d e t e r m i n e d b y t h e s i z e o f t h e o b j e c t n e e d s t o b e m e a s u r e d , a n d t h e t y p e s o f d a t a w h i c h i s d e t e r m i n e d b y t h e
c o m p l e x i t y o f t h e o b j e c t ( F i g . 2 . 6 ) ( E n g l i s h H e r i t a g e , 2 0 0 7 ) . U s i n g p h o t o g r a m m e t r y h e l p s t o e s t a b l i s h a c o n t e x t
v i e w o f t h e w h o l e l a n d s c a p e a n d t h e n e i g h b o r h o o d o f t h e b u i l d i n g w h e r e i t i s l o c a t e d , p r o v i n g a n o v e r a l l p e r s p e c t i v e .
W h i l e l a s e r s c a n o f f e r s m o r e d e t a i l s a b o u t t h e b u i l d i n g i n a n o t h e r h a n d . T h e y c o m p l e m e n t w i t h e a c h o t h e r t o
d e v e l o p a r e l a t i v e i n t e g r a t e d s e t o f d a t a .
2 7
F i g . 2 . 6 M e t h o d s o f t h r e e d i m e n s i o n a l s u r v e y b y s c a l e a n d o b j e c t s i z e ( B o e h l e r & M a r b s , 2 0 0 2 )
T h e r e w a s a n i n t e n s e r a i n f a l l h a p p e n e d i n E l l i c o t t C i t y i n M a r y l a n d o n J u l y 3 0 , 2 0 1 6 , w h i c h l e d t o f l o o d i n g o n t h e
h i s t o r i c M a i n S t r e e t i n d o w n t o w n a r e a o f t h e c i t y ; m a n y h i s t o r i c b u i l d i n g s w e r e d a m a g e d i n t h e f l o o d s . I n t h a t c a s e ,
r e p a i r i n g a n d r e b u i l d i n g t h o s e h i s t o r i c b u i l d i n g s w a s n e e d e d ; d r o n e s w e r e u s e d t o t a k e p h o t o s o f t h e a r e a , p r o v i d i n g
a c o n t e x t v i e w o f t h e d i s t r i c t . L a s e r s c a n n i n g w a s a l s o u s e d s o t h a t t h e y c o u l d c o m p e n s a t e f o r e a c h o t h e r , s i n c e
d r o n e s c o u l d b e m a n i p u l a t e d o v e r t h e g r o u n d a n d o f f e r a h i g h e r s i g h t , w h i l e l a s e r s c a n n i n g h e l p s t o c o l l e c t d a t a w i t h
h i g h a c c u r a c y . P h o t o s t a k e n b y d r o n e s w e r e u s e d a s e x t e n s i v e d o c u m e n t a t i o n , w h i c h c a n b e u s e d f o r i n s p e c t i o n ,
g e n e r a t i n g 3 D m o d e l s a n d f l y - t h r o u g h v i d e o s ( F i g . 2 . 7 ) ( K i l b y & K i l b y , 2 0 1 8 ) .
F i g . 2 . 7 D r o n e s w e r e u s e d i n E l l i c o t t C i t y ’ s h i s t o r i c d i s t r i c t i n 2 0 1 6 ( P r e s e r v a t i o n M a r y l a n d . , n . d . )
2 . 5 . 2 B u i l d i n g m a p p i n g
B u i l d i n g m a p p i n g i s a m e t h o d u s e d t o m e a s u r e t h e b u i l d i n g s a n d t h e l a n d s c a p e s ; i t i s a l s o c a l l e d b u i l d i n g s u r v e y i n g
i n s o m e c a s e s . U s i n g t o o l s l i k e t a p e s o r d i s t a n c e m e t e r s t o m e a s u r e a n d r e c o r d b u i l d i n g s i s a t r a d i t i o n a l w a y , w h i c h
i s t i m e - c o n s u m i n g , n o t c o n v e n i e n t , a n d s o m e t i m e s h a s u n w a n t e d d e v i a t i o n s . A n o t h e r c h o i c e i s u s i n g l a s e r d i s t a n c e
m e t e r , w h i c h i s m o r e a c c u r a t e a n d h e l p s t o s a v e t i m e , c o m p a r e d w i t h u s i n g t r a d i t i o n a l t o o l s l i k e t a p e r u l e r s . L a s e r
2 8
d i s t a n c e m e t e r h a s a w i d e m e a s u r i n g r a n g e , f o r t h e r e a s o n t h a t l a s e r b e a m i s u s e d f o r m e a s u r e m e n t . B a s i c a l l y , i t c a n
m e a s u r e d i s t a n c e o f 4 0 m e t e r s o r e v e n m o r e . T h e p r o c e s s i s q u i c k e r , a n d t h e m a c h i n e i s e a s i l y o p e r a t e d s i n c e
e v e r y t h i n g c a n b e c o n t r o l l e d b y s e v e r a l b u t t o n s . S o m e p r o d u c t s p r o v i d e o t h e r f u n c t i o n s l i k e c a l c u l a t i n g t h e v o l u m e
a n d t h e a r e a a u t o m a t i c a l l y , a n d a u t o c o r r e c t i o n s a r e m a d e w h e n t h e r e s u l t s b e i n g s h o w e d .
M a p p i n g t o r e c o r d b u i l d i n g s u s e d t o l e a v e p h y s i c a l r e c o r d s , i n c l u d i n g s k e t c h e s , f i e l d n o t e s , l a y o u t s a n d n e g a t i v e
f i l m s . P e o p l e n o w u s e t o o l s l i k e G I S ( g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ) a n d G P S ( g l o b a l p o s i t i o n i n g s y s t e m ) f o r o n
s i t e i n v e s t i g a t i o n ( F a b b r i , Z u p p i r o l i , & A m b r o g i o , 2 0 1 2 ) . D r a w i n g s b a s e d o n t h e d a t a c o l l e c t e d f r o m b u i l d i n g
m a p p i n g i s p r o c e s s e d i n A u t o C A D , 3 D m o d e l s c o u l d b e m a d e a f t e r w a r d s , f o r e x a m p l e , a r c h i t e c t u r a l m o d e l s c a n b e
b u i l t i n s o f t w a r e p r o g r a m s l i k e 3 d s M a x a c c o r d i n g t o t h e 2 D d r a w i n g s p r e s e r v e d i n t h e f o r m a t o f A u t o C A D f i l e s . O r
m o d e l s c o u l d b e b u i l t i n B I M s o f t w a r e p r o g r a m s l i k e R e v i t a f t e r i m p o r t i n g A u t o C A D f i l e s i n t o i t , a n d r e l a t e d
a n a l y s i s c a n b e d o n e b a s e d o n t h e f u n c t i o n s p r o v i d e d b y t h e B I M s o f t w a r e p r o g r a m s . T h e 2 D d r a w i n g t o 3 D m o d e l
p r o c e s s d o e s i n v o l v e a p e r s o n c r e a t i n g t h e m o d e l ; a c c u r a c y i s h e l p e d b y h a v i n g a n a c c u r a t e 2 D d r a w i n g t o s t a r t w i t h .
2 . 5 . 2 B I M a n d s t r u c t u r a l s o f t w a r e d a t a
S e v e r a l m e t h o d s w e r e d i s c u s s e d f o r c r e a t i n g a 3 D m o d e l . B u t a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i s n o t j u s t a 3 D m o d e l , i t
a l s o c o n t a i n s d a t a , a n d a s t r u c t u r a l e n g i n e e r i n g p r o g r a m n e e d s a d d i t i o n a l d a t a t o r u n t h e a n a l y s i s .
B I M s u p p o r t s b u i l d i n g p a r a m e t r i c m o d e l s t o p r o v i d e v i r t u a l r e p r e s e n t a t i o n o f t h e b u i l d i n g s , w h e r e g e o m e t r y , t e x t u r e
a n d e v e n c u l t u r e d a t a c a n b e a d d e d i n t o m o d e l s t o m o d i f y t h e m . A c a s e s t u d y o n F o u r C o u r t s i n D u b l i n C i t y
d i s c u s s e s s t a r t e d w i t h l a s e r s c a n n i n g c o m b i n e d w i t h p h o t o g r a m m e t r y f o r d a t a c o l l e c t i o n . T h e n t h e m o d e l o f t h e
d a m a g e d d r u m a n d d o m e w a s g e n e r a t e d b a s e d o n p o i n t c l o u d s , a s w e l l a s t h e m o d e l b u i l t b a s e d o n h i s t o r i c d a t a
f r o m 1 7 8 0 s t o 1 9 9 0 . T w o m o d e l s w o u l d b e d o c u m e n t e d b y H - B I M , a n d s t r u c t u r a l a n a l y s i s w a s m a d e o n t h e m . T y p e s
o f w i n d o w s , f r a m e s o f t h e b u i l d i n g , a l o n g w i t h t h e a n a l y s i s o n t h e d e f o r m a t i o n h a p p e n e d o n i r r e g u l a r n o n - v e r t i c a l
w a l l s w e r e d i s c u s s e d i n B I M s o f t w a r e b a s e d o n t h e s e g m e n t e d p o i n t c l o u d a n d c u t s e c t i o n s a c q u i r e d f r o m l a s e r
s c a n n i n g a n d p h o t o g r a m m e t r y . W h e n t a l k i n g a b o u t t h e f u t u r e w o r k , R h i n o a n d M i d a s m a y b e u s e d t o r e s e a r c h o n
g e o m e t r i c a n a l y s i s a n d f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o f t h e s t r u c t u r e ( C . D o r e e t a l . 2 0 1 5 )
2 . 6 S u m m a r y
B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c a n a l y s i s a r e i n d i v i d u a l l y t h r e e l a r g e
t o p i c s . T h e i r i n t e r s e c t i o n i s w h e r e a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l c a n b e u s e d w i t h s e i s m i c s o f t w a r e t o p r e d i c t
d a m a g e ; t h i s i n f o r m a t i o n c o u l d b e o f u s e t o h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n i s t s ( F i g . 2 . 8 ) ( F i g . 2 . 9 ) .
F i g . 2 . 8 O v e r l a p a m o n g B I M , H e r i t a g e C o n s e r v a t i o n a n d S e i s m i c T e s t
2 9
F i g . 2 . 9 W o r k f l o w f r o m a n a r c h i t e c t u r a l m o d e l t o a s t r u c t u r e m o d e l ( B i a g i n i e t a l . , 2 0 1 6 )
S e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t c a n b e u s e d p r o a c t i v e l y i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n t o p r o v i d e i n f o r m a t i o n f o r u p g r a d e s t h a t
h e l p s t o p r e s e r v e m o n u m e n t a l b u i l d i n g s f o r a l o n g e r t i m e a n d o f f e r s a b i g g e r c h a n c e f o r t h e m t o s u r v i v e i n t h e
e a r t h q u a k e s o f d i f f e r e n t s e i s m i c i n t e n s i t y . A b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l c a n b e u s e d f o r t h i s s e i s m i c s i m u l a t i o n . A
w e l l - d e s i g n e d B I M c o u l d a l s o h o l d i n f o r m a t i o n t h a t c o u l d b e u s e d f o r r e - b u i l d i n g i f a s e i s m i c e v e n t o c c u r s .
D i g i t a l m o d e l s a r e e a s y t o b e m o n i t o r e d a n d u p g r a d e d c o m p a r e d w i t h o n - s i t e c o n s t r u c t i o n , t h e a n a l y s i s o f w h i c h
b a s e d o n t h e l a r g e a m o u n t o f d a t a c o l l e c t e d a s s i s t s t o p u t f o r w a r d a p r o p e r s u g g e s t i o n o n h o w t o a p p l y i n t e r v e n t i o n s
a n d s e i s m i c r e h a b i l i t a t i o n o n t h e h i s t o r i c b u i l d i n g s . U s i n g B I M a s a c o m m u n i c a t i o n t o o l b e t w e e n h e r i t a g e
c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c t e s t , a s w e l l a s a c o m m u n i c a t i o n t o o l a m o n g d e s i g n e r s , e n g i n e e r s a n d o w n e r s , i s b e n e f i c i a l
t o s a v i n g t i m e a n d b u d g e t i n a n o t h e r h a n d .
3 0
3 . M E T H O D O L O G Y
C h a p t e r 3 e x p l a i n s t h e m e t h o d o l o g y a n d w o r k f l o w . T h r e e m a i n i d e a s a r e i n c l u d e d : b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ,
h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t a l o n g w i t h d e s c r i p t i o n s o f t h e o v e r a l l m e t h o d o l o g y , c a s e s t u d i e s ,
d a t a a c q u i s i t i o n , g e n e r a t i o n o f m o d e l s , a n d s e i s m i c a n a l y s i s . D i f f e r e n t m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n a r e d i s c u s s e d , s u c h
a s 2 D d o c u m e n t a t i o n a n d 3 D d o c u m e n t a t i o n , a l o n g w i t h m o d e l s o f d i f f e r e n t t y p e s a n d u s a g e s b a s e d o n d a t a
c o l l e c t e d b y t h o s e m e t h o d s .
3 . 1 O v e r v i e w o f m e t h o d o l o g y d i a g r a m s
B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g i s a b r o a d c o n c e p t i n c l u d i n g m a i n a s p e c t s l i k e d e s i g n , o p e r a t i o n , a n d b u i l d i n g .
R e h a b i l i t a t i o n , w h i c h i s o n e o f t h e e l e m e n t s o f t h e o p e r a t i o n p h a s e , a s w e l l a s a n a l y s i s a n d d o c u m e n t a t i o n , w h i c h
a r e e l e m e n t s o f t h e b u i l d i n g p h a s e , a r e t h e s t u d y i n g o b j e c t s i n t h e r e s e a r c h . H e r i t a g e c o n s e r v a t i o n c o v e r s a w i d e a r e a
a s w e l l , w h e r e h i s t o r i c s i t e s t e w a r d s h i p a n d d i s a s t e r r e s i l i e n c e a r e t h e m a i n o b j e c t s d i s c u s s e d . A n o t h e r i d e a i n c l u d e d
i s s e i s m i c a n a l y s i s , a i m i n g t o h e l p t o g i v e r e l a t e d s u g g e s t i o n s o n s e i s m i c r e s t o r a t i o n o n h i s t o r i c b u i l d i n g s ( F i g . 3 . 1 ) .
F i g . 3 . 1 D i a g r a m o f c o n c e p t s i n v o l v e d i n t h e r e s e a r c h
T h r e e c a s e s t u d i e s w e r e d o n e : t h e J a p a n e s e H o u s e , t h e T h i e n H a u T e m p l e , a n d t h e P i t t o c k M a n s i o n ( F i g . 3 . 2 ) . E a c h
o f t h e s e e x p l o r e d d i f f e r e n t m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n . T h e J a p a n e s e H o u s e w a s c h o s e n t o c o n t i n u e w i t h a s t r u c t u r a l
B I M a n d s e i s m i c a n a l y s i s . W h e n a n a l y z i n g d a t a , t w o t y p e s o f m o d e l s w e r e u s e d f o r d i f f e r e n t p u r p o s e s . A r c h i t e c t u r a l
m o d e l s w e r e g e n e r a t e d b a s e d o n d a t a a c q u i r e d b y d i f f e r e n t m e t h o d s , a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s w e r e f o u n d o u t .
C o m p a r i s o n s w e r e m a d e a m o n g t h e m t o e x p l o r e a e f f i c i e n t w a y t o r e c o r d a n d a n a l y z e t h e s e b u i l d i n g s f o r
r e h a b i l i t a t i o n p u r p o s e . S t r u c t u r a l m o d e l s w e r e g e n e r a t e d t o f i n d o u t t h e w e a k e s t e l e m e n t s i n t h e e a r t h q u a k e , o f f e r i n g
s u g g e s t i o n s t o r e i n f o r c e s t r u c t u r e s i n t h e b u i l d i n g s b e f o r e e a r t h q u a k e s , b a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h e s e i s m i c r i s k
a s s e s s m e n t .
3 1
F i g . 3 . 2 D i a g r a m o f t h e m e t h o d o l o g y
3 . 1 . 1 D a t a c o l l e c t i o n
T h e m e t h o d o l o g y s t a r t s f r o m d a t a c o l l e c t i o n , w h e r e 2 D d o c u m e n t a t i o n a n d 3 D d o c u m e n t a t i o n a r e u s e d . 2 D
d o c u m e n t a t i o n m e a n s m a k i n g u s e o f 2 D d r a w i n g s a n d p h o t o s , i n t h i s c a s e m e t h o d s l i k e a s k i n g f o r e x i s t i n g d r a w i n g s
f r o m t h e r e l e v a n t f a c i l i t i e s o r a r c h i t e c t u r a l f i r m s a n d m a p p i n g t h e b u i l d i n g s w i t h t o o l s l i k e l a s e r d i s t a n c e - m e t e r w e r e
u s e d ( F i g . 3 . 3 ) . F i l e s w e r e p r e s e r v e d i n t h e f o r m o f A u t o C A D . T h e t y p e o f l a s e r d i s t a n c e d i a m e t e r u s e d i n t h e c a s e
s t u d y i s U N I - T L D 4 0 d i g i t a l l a s e r d i s t a n c e m e t e r w i t h t h e r a n g e u p t o 4 0 m e t e r s . W h e n t a l k i n g a b o u t 3 D
d o c u m e n t a t i o n , t w o m a i n m e t h o d s w e r e u s e d f o r d a t a a c q u i r e m e n t : 3 D l a s e r s c a n n i n g a n d p h o t o g r a m m e t r y . T h e
t y p e o f t h e l a s e r s c a n n e r u s e d i s L e i c a C y c l o n e R E G I S T E R 3 6 0 , a n d t h e c o m p a t i b l e s o f t w a r e p r o g r a m s u s e d w i t h
L e i c a s c a n n e r w e r e C y c l o n e , J e t s t r e a m , C l o u d w o r x f o r R e v i t a n d C l o u d w o r x f o r A u t o C A D ( F i g . 3 . 4 ) .
F i g . 3 . 3 U N I - T L D 4 0 d i g i t a l L a s e r D i s t a n c e M e t e r F i g . 3 . 4 L e i c a C y c l o n e R E G I S T E R 3 6 0 l a s e r s c a n n e r
T h e d a t a c o l l e c t e d f r o m t h e l a s e r s c a n n e r w a s s a v e d i n t h e f o r m a t o f p o i n t c l o u d s a f t e r r e g i s t r a t i o n ( F i g . 3 . 5 ) . A f t e r
e x p o r t i n g d a t a f r o m t h e l a s e r s c a n n e r , i t s h o u l d b e p u t i n t o C y c l o n e , w h e r e 3 D m o d e l s w o u l d b e g e n e r a t e d f r o m
p o i n t c l o u d s d i r e c t l y . S u p p o r t e d b y R G B s y s t e m , c o l o r s i n f o r m a t i o n i s a c c e s s i b l e a s w e l l . V R ( v i r t u a l r e a l i t y )
t e c h n o l o g y i s u s e d i n J e t s t r e a m , w i t h w h i c h t h e s c a n n e d h i s t o r i c b u i l d i n g s w o u l d b e r e p r e s e n t e d a n d v i s i t e d v i r t u a l l y .
C l o u d w o r x f o r R e v i t a n d C l o u d w o r x f o r A u t o C A D a s s i s t s t o t r a n s f e r t h e f i l e s a n d m a k e u s e r s t o r e v i e w a n d e d i t t h e
d o c u m e n t f i l e s i n R e v i t a n d A u t o C A D , i n w h i c h c a s e f u r t h e r a n a l y s i s c o u l d b e d o n e . A s f o r p h o t o g r a m m e t r y , p h o t o s
w e r e t a k e n a n d t h e y w o u l d b e i m p o r t e d i n t o A u t o d e s k R e C a p P h o t o t o g e n e r a t e 3 D m o d e l s . S i n c e t h e b u i l d i n g i s s o
3 2
h i g h t h a t t h e r o o f o f t h e b u i l d i n g c a n n o t b e r e a c h e d b y h a n d , d r o n e s w e r e u s e d f o r a s s i s t a n c e . T h e t y p e o f t h e d r o n e
u s e d t o t a k e p h o t o s i n t h e s t u d y i s f r o m D à - J i ā n g I n n o v a t i o n s ( F i g . 3 . 6 ) .
F i g . 3 . 5 P o i n t c l o u d o f b u i l d i n g s ( M o d e l p r o v i d e d b y E r i c G u i z z e t t i )
F i g . 3 . 6 T h e d r o n e o f D à - J i ā n g I n n o v a t i o n s
3 . 1 . 2 C r e a t e m o d e l s
C o l l e c t e d d a t a c o u l d a l s o b e c a t e g o r i z e d i n t o t w o t y p e s b y t h e u s a g e , w h i c h a r e d a t a u s e d f o r b u i l d i n g a r c h i t e c t u r a l
m o d e l s a n d s t r u c t u r a l m o d e l s . D a t a n e e d e d f o r a r c h i t e c t u r a l m o d e l s i s a b o u t t e x t u r e , m a t e r i a l , g e o m e t r y , d e t a i l s a n d
t h e l a n d s c a p e o f t h e b u i l d i n g s , a n d a r c h i t e c t u r a l m o d e l s w e r e b u i l t b o t h i n R e v i t a n d 3 d s M a x . S t r u c t u r a l m o d e l s
n e e d i n f o r m a t i o n a b o u t t h e f r a m e , j o i n t s , a n d s t r u c t u r a l w a l l s , a n d t h e y w e r e b u i l t i n R e v i t .
3 . 1 . 3 D a t a a n a l y s i s
D u r i n g t h e p h a s e o f d a t a a n a l y s i s , t h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a l o n g w i t h o t h e r m a t e r i a l s , s u c h a s p h o t o s a n d d r a w i n g s
w o u l d b e d o c u m e n t e d i n t o t h e i n f o r m a l f o r m a t o f H A B S . A n d s t r u c t u r a l m o d e l s b u i l t i n R e v i t w o u l d b e i m p o r t e d
i n t o A u t o d e s k R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s s o f t w a r e p r o g r a m . S A P 2 0 0 0 w a s u s e d f o r v a l i d a t i o n a s w e l l . S u g g e s t i o n s
o f s e i s m i c r e t r o f i t o f t h e b u i l d i n g s w e r e m a d e b a s e d o n t h e e v a l u a t i o n o f t h e r e s u l t s . M i s s i n g d a t a w o u l d b e a d d e d
i n t o m o d e l s a n d r e c a l c u l a t i o n s c o u l d b e m a d e o n t h e n e w m o d e l s t o g u a r a n t e e t h e a c c u r a c y o f t h e o u t c o m e .
3 3
3 . 1 . 4 C a s e s t u d i e s
C a s e s t u d i e s o f d i f f e r e n t b u i l d i n g s w e r e d o n e ( F i g . 3 . 7 ) . I t s h o u l d h a v e b e e n o n e b i g c a s e s t u d y w h e r e d i f f e r e n t
m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n w e r e g o i n g t o b e u s e d t o m a k e c o m p a r i s o n s . D u e t o s e c u r i t y c o n c e r n s a t s o m e o f t h e
b u i l d i n g s , s e v e r a l s m a l l e r c a s e s t u d i e s w e r e d o n e f i r s t t o t e s t m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n . T h e r e g u l a t i o n o f t h e
J a p a n e s e H o u s e d o e s n o t a l l o w d r o n e s a n d l a s e r s c a n n e r t o e n t e r i n , s i n c e i t i s r i s k y t o a l l o w d r o n e s t o b e u s e d i n a
p u b l i c t o u r i s t a t t r a c t i o n . A s a r e s u l t , m e t h o d s o f p h o t o g r a m m e t r y a n d 2 D m a p p i n g w e r e u s e d o n T h i e n H a u T e m p l e ,
t h e m e t h o d o f b u i l d i n g m o d e l s b a s e d o n e x i s t i n g 2 D d r a w i n g s w a s r e s e a r c h e d o n t h e J a p a n e s e H o u s e , a n d t h e
a p p l i c a t i o n o f l a s e r s c a n n i n g o n t h e P i t t o c k M a n s i o n . T h e P i t t o c k M a n s i o n i s s h o w n a s a n e x a m p l e b e c a u s e t h e L A
C o l i s e u m i n f o r m a t i o n i s n o t a v a i l a b l e .
T h e J a p a n e s e H o u s e w a s t h e m a i n o b j e c t o f t h e c a s e s t u d y . A r c h i t e c t u r a l m o d e l s o f t h e J a p a n e s e H o u s e w o u l d b e
d o c u m e n t e d , a n d i t w a s o f t h e J a p a n e s e H o u s e t h a t s t r u c t u r a l m o d e l s w o u l d b e t e s t e d . D i f f e r e n t t e c h n o l o g i e s w e r e
t e s t e d o n o t h e r b u i l d i n g s a l s o i n s m a l l e r c a s e s t u d i e s .
3 . 2 C a s e S t u d i e s l i s t
S e v e r a l c a s e s t u d i e s w e r e d o n e t o r e s e a r c h o n d i f f e r e n t w a y s o f d a t a c o l l e c t i o n ( F i g . 3 . 7 ) . T h e m a i n c a s e s t u d y i s o n
t h e J a p a n e s e H o u s e , l o c a t e d i n t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i n S a n M a r i n o , C A . O t h e r c a s e s t u d i e s a r e T h i e n H a u T e m p l e ,
w h i c h i s a C h i n e s e t e m p l e i n C h i n a t o w n i n L o s A n g e l e s , a n d t h e P i t t o c k M a n s i o n i n P o r t l a n d , O r e g o n .
F i g . 3 . 7 D i a g r a m o f c a s e s t u d i e s
3 . 2 . 1 T h e J a p a n e s e H o u s e
T h e J a p a n e s e H o u s e i s l o c a t e d i n t h e J a p a n e s e G a r d e n i n t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i n S a n M a r i n o a n d i s c o n s i d e r e d
t h e c e n t e r p i e c e o f t h e J a p a n e s e G a r d e n . T h e c o m p o n e n t s o f t h e h o u s e w e r e c r e a t e d i n J a p a n a n d t h e n s h i p p e d t o
P a s a d e n a i n 1 9 0 3 b y G e o r g e T u r n e r M a r s h , b e i n g a s s e m b l e d t h e r e i n 1 9 0 4 ( F i g . 3 . 8 ) . A n d i n 1 9 1 1 , H e n r y
H u n t i n g t o n b o u g h t t h e h o u s e a n d o w n e d i t , a s w e l l a s m a n y p l a n t s i n t h e g a r d e n . T h e h o u s e w a s t h e n d i s m a n t l e d
a g a i n a n d a s s e m b l e d i n S a n M a r i n o a f t e r b e i n g m o v e d t h e r e ( M c L e o d & G r i s w o l d ) . T h e h o u s e i s b u i l t o f w o o d a n d
w o o d e n p a n e l d o o r s . T h e r e w a s a r e s t o r a t i o n c o n s t r u c t e d o n t h e h o u s e i n 2 0 1 2 , w h e r e s t r u c t u r e s a n d a r c h i t e c t u r a l
e l e m e n t s w e r e i n s p e c t e d , w e a k n e s s e s w e r e f o u n d a n d s t a b i l i z e d . I n a d d i t i o n , o r i g i n a l f e a t u r e s o f t h e h o u s e w e r e
f o u n d d u r i n g t h e i n n o v a t i o n , l i k e " t h e d i s t i n c t i v e c u r v e s o f t h e r o o f l i n e a n d o r i g i n a l p l a s t e r a n d w o o d f i n i s h e s " ( T h e
H u n t i n g t o n , h t t p s : / / w w w . h u n t i n g t o n . o r g / , l a s t a c c e s s e d o n F e b . 1 1 , 2 0 1 9 ) .
3 4
F i g . 3 . 8 T h e J a p a n e s e H o u s e i n M a s h ' s P r o p e r t y i n P a s a d e n a , 1 9 0 4 ( M c L e o d & G r i s w o l d , 2 0 1 2 )
T h e J a p a n e s e H o u s e i s f a m o u s f o r i t s h i s t o r y a n d t h e u n i q u e a r c h i t e c t u r a l s t y l e . T h e e l e m e n t s o f t h e h o u s e w e r e
o r i g i n a l t h a t " m a t e r i a l s , d e s i g n e l e m e n t s , a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e s " w e r e o f J a p a n e s e s t y l e , a n d t h e y w e r e n o t
a l t e r e d b e f o r e t h e r e h a b i l i t a t i o n i n 2 0 1 2 ( F i g . 3 . 9 ) ( M c L e o d & G r i s w o l d ) . T h e e l e m e n t s w e r e s t i l l o f t h e s a m e
c o n d i t i o n t h a t t h e y h a d b e e n i m p o r t e d t o U n i t e d S t a t e s . T h e y s h o w v i s i t o r s a J a p a n e s e t r a d i t i o n a l s t y l e m i x i n g u p
s h o i n ( f o r m a l ) a n d s u k i y a ( n a t u r a l ) . I t w a s d e s i g n e d a s a n a r t w o r k i n s t e a d o f a n a c t u a l r e s i d e n t i a l h o u s e ( M c L e o d &
G r i s w o l d , 2 0 1 2 ) .
T h e d e s i g n e r s c h o s e t o m a k e “ r e s t o r a t i o n ” o f t h e J a p a n e s e H o u s e b e c a u s e t h e y w a n t e d t o m a i n t a i n t h e u n i q u e
f e a t u r e s o n t h e h i s t o r i c h o u s e , i n c l u d i n g a l l e x t e r i o r f e a t u r e s a n d e l e m e n t s a n d i n t e r i o r o n e s t h a t c a n b e s e e n f r o m
o u t s i d e . T h e h i s t o r i c s i g n i f i c a n c e w a s d e t e r m i n e d t o b e p r e s e r v e d i n t h e r e s t o r a t i o n p r o j e c t , i n w h i c h c a s e a l l t h e
o r i g i n a l e l e m e n t s a n d m a t e r i a l s w e r e s a v e d , e v e n t h o s e m i s s i n g a n d a l t e r e d e l e m e n t s ( M c L e o d & G r i s w o l d , 2 0 1 2 ) .
F i g . 3 . 9 T h e J a p a n e s e H o u s e a f t e r r e h a b i l i t a t i o n （ N a t u r a l w a l l s , 2 0 1 2 ）
3 5
3 . 2 . 2 T h i e n H a u T e m p l e
T h i e n H a u T e m p l e i s a T a o i s t t e m p l e w i t h h i p - a n d g a b l e r o o f a s w e l l a s m a r b l e c o l u m n s b u i l t i n o l d C h i n a t o w n i n
L o s A n g e l e s ( F i g . 3 . 1 0 ) . T h e o r i g i n a l b u i l d i n g o n t h e s i t e w a s a C h r i s t i a n c h u r c h , a n d i t t r a n s f o r m e d i n t o t h e t e m p l e
i n t h e 1 9 8 0 s . T h e o r i g i n a l c h u r c h w a s d e m o l i s h e d a n d a n e w t e m p l e w a s c o m p l e t e d i n 2 0 0 4 w h i c h c a n b e v e r i f i e d
b y c h a r a c t e r s c a r v e d o n t h e t r i p o d s t a n d i n g i n f r o n t o f t h e g a t e . T h e n e w b u i l d i n g i s m a i n l y b u i l t o f c o n c r e t e , t i l e s ,
a n d m a r b l e .
F i g . 3 . 1 0 B i r d ' s e y e v i e w o f T h i e n H a u T e m p l e
3 . 2 . 3 P i t t o c k M a n s i o n
T h e P i t t o c k M a n s i o n i s a N a t i o n a l R e g i s t e r b u i l d i n g w i t h t h e m a i n a r c h i t e c t u r a l s t y l e o f F r e n c h R e n a i s s a n c e , l o c a t e d
i n d o w n t o w n P o r t l a n d ( F i g . 3 . 1 1 ) . I t w a s d e s i g n e d b y E d w a r d T . F o u l k e s , a n d b u i l t b y t h e b u s i n e s s m a g n a t e c a l l e d
H e n r y P i t t o c k , w h i c h w a s u s e d a s a h o u s e f o r h i m a n d h i s w i f e ( O l s o n , 2 0 1 4 ) . T h e c o n s t r u c t i o n p r o j e c t l a s t e d f o r
f i v e y e a r s , f r o m 1 9 0 9 t o 1 9 1 4 ( K o f f m a n , 2 0 1 4 ) . I t i s a l u x u r i o u s h o u s e w i t h a n e c l e c t i c s t y l e , w h e r e n o t o n l y t h e
s t y l e o f F r e n c h R e n a i s s a n c e , b u t a l s o f e a t u r e s o f T u r k i s h a r c h i t e c t u r e . I n 1 9 7 4 , t h e b u i l d i n g w a s a d d e d t o t h e
N a t i o n a l R e g i s t e r o f H i s t o r i c P l a c e ( N a t i o n a l R e g i s t e r , 2 0 1 7 ) . T h e r e a r e f o r t y s i x r o o m s i n t h e h o u s e , a n d t h e s i z e
a r e a o f t h e h o u s e i s a p p r o x i m a t e l y 1 6 , 0 0 0 s q u a r e f o o t ( H a l l , 2 0 1 4 ) .
F i g . 3 . 1 1 T h e f r o n t d o o r o f P i t t o c k M a n s i o n ( P i t t o c k M a n s i o n , ht t p: / / pi t t oc k m ans i on.or g/ , l a s t a c c e s s e d o n
F e b . 1 1 , 2 0 1 9 )
3 6
3 . 3 D a t a c o l l e c t i o n
T o c o l l e c t d a t a , s e v e r a l w a y s a r e u s e d i n t h i s p h a s e , i n c l u d i n g m a p p i n g t h e b u i l d i n g w i t h t h e d i s t a n c e m e a s u r i n g
e q u i p m e n t , u s i n g l a s e r s c a n n e r a n d a p p l y i n g p h o t o g r a m m e t r y ( F i g . 3 . 1 2 ) . T w o c a t e g o r i e s a r e i n c l u d e d , w h i c h a r e
2 D d o c u m e n t a t i o n a n d 3 D d o c u m e n t a t i o n . T h e d a t a c o l l e c t e d f o r m o d e l g e n e r a t i o n c a n a l s o b e d i v i d e d a s d a t a f o r
a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a n d f o r s t r u c t u r a l m o d e l s .
F i g . 3 . 1 2 T h e s e c t i o n o f " B y t y p e o f d a t a " s h o w n o n t h e d i a g r a m
3 . 3 . 1 B u i l d i n g m a p p i n g
A s f o r m a p p i n g t h e b u i l d i n g , i t i s t i m e c o n s u m i n g c o m p a r e d w i t h o t h e r m e t h o d s u s e d f o r d a t a c o l l e c t i o n . T h i e n H a u
T e m p l e w a s t h e o b j e c t o f t h i s c a s e s t u d y . T h e t o o l u s e d i n t h i s p r o c e s s w a s a l a s e r d i s t a n c e m e t e r , p a p e r , a n d p e n s .
C o m p a r e d w i t h t a p e r u l e r s , t h e l a s e r r a n g e f i n d e r o f f e r e d a h i g h e r a c c u r a c y , s p e e d a n d o p e r a b i l i t y , f o r t h e r e a s o n t h a t
i t i s u s e f u l w h e n m e a s u r i n g a p l a c e w h i c h i s h a r d t o w a l k o n , f o r e x a m p l e t h e r o o f . T h e l a s e r d i s t a n c e - m e t e r u s e d
w a s t h e U N I - T L D 4 0 d i g i t a l l a s e r d i s t a n c e m e t e r , w h i c h w a s p r e v i o u s l y m e n t i o n e d .
F i e l d n o t e s w e r e m a d e a s w e l l a s b r i e f s k e t c h e s , 2 D d r a w i n g s w e r e d r a w n i n A u t o C A D b a s e d o n t h e f i e l d n o t e s ,
s k e t c h e s a n d p h o t o s a f t e r w a r d s ( F i g . 3 . 1 3 ) . T h e a c c u r a c y o f t h e m a p p i n g d r a w i n g s i s n o t p e r f e c t s i n c e p l a c e s l i k e
c o m p l e t e d r o o f s o r n i c h e s w h e r e L o r d L a o Z i a r e s e a t e d a r e n o t a c c e s s i b l e .
F i g . 3 . 1 3 F i e l d n o t e s o f T h i e n H a u T e m p l e
3 7
3 . 3 . 2 L a s e r s c a n n i n g
W h e n c o l l e c t i n g d a t a w i t h l a s e r s c a n n i n g , t h e t o o l u s e d i s t h e s c a n n e r o f L e i c a C y c l o n e R E G I S T E R 3 6 0 . T h e f i r s t
t r i a l o n l a s e r s c a n n i n g w a s d o n e i n t h e L o s A n g e l e s C o l i s e u m w i t h t h e h e l p f r o m E r i c G u i z z e t t i , w h o i s t h e
o p e r a t i o n s t e c h n o l o g y m a n a g e r a t D a t u m T e c h S o l u t i o n s .
T h e l a s e r s c a n n e r w a s u s e d t o s c a n o n e o f t h e e n t r a n c e s , w h i c h i s t h e 1 8 t h e n t r a n c e o f L o s A n g e l e s C o l i s e u m ( F i g .
3 . 1 4 ) . T h e m a x i m u m v a l u e o f t h e h e i g h t t h a t t h e l a s e r s c a n n e r c o u l d r e a c h i s 1 2 0 m e t e r s a t 3 m i l l i m e t e r s a c c u r a c y ,
w h e r e t h e t y p e o f t h e l a s e r s c a n n e r i s R T C 3 6 0 . T h e l a s e r s c a n n e r w a s p u t o n d i f f e r e n t s p o t s a r o u n d t h e o b j e c t ; u s e r s
a r e n o t a l l o w e d t o g e t c l o s e t o t h e m a c h i n e o r t h e y w o u l d b e s c a n n e d b y t h e d e v i c e , a f f e c t i n g t h e r e s u l t . H o w e v e r , a
b l i n d s p o t e x i s t s , w h i c h i s t h e p l a c e r i g h t o p p o s i t e t o t h e s c a n n e r , o r r i g h t u n d e r t h e d e v i c e . W h e n d o i n g t h e s c a n n i n g ,
t h e d e v i c e w o u l d r o t a t e w i t h 3 6 0 d e g r e e s i n a p p r o x i m a t e o n e m i n u t e . M o b i l e d e v i c e s l i k e i P a d a r e b e u s e d t o i n s p e c t
a n d p r e v i e w t h e w h o l e p r o c e d u r e . T o c r e a t e a c o m p l e t e 3 D m o d e l i n t h e f o r m a t o f p o i n t c l o u d s o n t h e i P a d , t h e
s c a n n i n g h a d t o b e d o n e o n m u l t i p l e s p o t s a r o u n d t h e o b j e c t t o c o l l e c t d a t a , a n d t h e s p o t s w e r e s h o w n o n t h e i P a d
c o n c u r r e n t l y . T h e s c a n n e r w o u l d b e m o v e d t o t h e n e x t s p o t , w h e r e i s a l s o a r o u n d t h e o b j e c t , t o d o t h e s a m e j o b
a f t e r w a r d s . I n t h e m e a n w h i l e , u s e r s e s t a b l i s h l i n k s b e t w e e n a d j a c e n t s p o t s o n t h e i P a d , t h e n t h e d a t a c o l l e c t e d o n
s p o t s i s i n t e g r a t e d t o g e t h e r i n t h e A P P , a l l o w i n g p e o p l e t o c h e c k i f t h e r e i s a n y e r r o r h a p p e n e d . O v e r l a p i s n e e d e d
b e t w e e n a d j a c e n t s p o t s , s i n c e t h e o v e r l a p o f t h e e n v i r o n m e n t t h a t t h e s c a n n e r s c a n s h e l p s t o m a k e c o r r e c t i o n s o n t h e
d a t a c o l l e c t e d a u t o m a t i c a l l y . I n f a c t , e r r o r s h a p p e n a t t i m e s w h e n t h e o v e r l a p p e d a r e a i s n o t e n o u g h t o b e i d e n t i f i e d ,
o r s o m e o t h e r a c c i d e n t s w o u l d h a p p e n , i n w h i c h c a s e , t h e l i n k s b e t w e e n t w o s p o t s m u s t b e b r o k e a n d t h e s c a n n i n g
w o u l d b e r e d o n e t i l l t h e m o d e l o f p o i n t c l o u d s p e r f o r m s n o r m a l l y o n t h e i P a d .
A f t e r t h e l a s e r s c a n n i n g , i t i s u n f o r t u n a t e t h a t t h e d a t a s a v e d i n t h e s c a n n e r w a s l o s t , a c c o r d i n g t o E r i c G u i z z e t t i . B u t
s c a n n i n g d a t a o f t h e P i t t o c k M a n s i o n w a s p r o v i d e d b y E r i c f o r t h e n e x t s t e p s t u d y o n p h o t o g r a m m e t r y i n s t e a d .
F i g . 3 . 1 4 L a s e r s c a n n i n g i n L o s A n g e l e s C o l i s e u m
3 . 3 . 3 P h o t o g r a m m e t r y w i t h R e C a p P h o t o o f A u t o d e s k
T h e o b j e c t o f t h e c a s e s t u d y o f p h o t o g r a m m e t r y w a s t h e T h i e n H a u T e m p l e . A d r o n e b y D à - J i ā n g I n n o v a t i o n s w a s
u s e d i n t h i s p h a s e . A s f o r t h e p h a s e o n u s i n g t h e d r o n e t o t a k e p i c t u r e s o f t h e C h i n e s e t e m p l e , J i e J i n , a P h D s t u d e n t
f r o m V i t e r b i S c h o o l a t U S C , h e l p e d t o m a n i p u l a t e t h e d r o n e a n d c o p y t h e p h o t o s f r o m t h e d e v i c e t o t h e l a p t o p
T h i e n H a u T e m p l e i s l o c a t e d i n 7 5 6 Y a l e S t r e e t , L o s A n g e l e s , C A . T h i s i s a n a r e a w h e r e d r o n e s a r e a l l o w e d t o b e
u s e d w i t h a m a x i m u m l i m i t a t i o n o f 5 0 0 m e t e r s h e i g h t . T h e s p a c e a r o u n d t h e t e m p l e i s f l a t a n d o p e n , w h i l e t h e r e i s a
m i l d s l o p e o n t h e s o u t h - w e s t a r e a , w h i c h d o e s n o t a f f e c t t h e w o r k o f t h e d r o n e . H o w e v e r , t h e r e a r e s o m e w i r e p o l e s
3 8
a l o n g t h e s t r e e t , a s w e l l a s c o u p l e w i r e s h u n g a b o v e t h e g r o u n d o n t h e s o u t h - w e s t o f t h e t e m p l e , h a v i n g b i g e f f e c t o n
t h e w o r k o f t h e d r o n e . T h e d r o n e w o u l d f a l l d o w n o n t h e g r o u n d o n c e i t t o u c h e d t h e w i r e . O n t h e G o o g l e m a p
s h o w n f o l l o w i n g , t h e t e m p l e i s m a r k e d i n r e d , a n d t h e r e i s a b u i l d i n g h i g h e r t h a n t h e t e m p l e , w h i c h i s o n t h e n o r t h -
e a s t o f t h e t e m p l e a n d m a r k e d i n y e l l o w ( F i g . 3 . 1 5 ) .
F i g . 3 . 1 5 T h e m a p o f t h e s i t e o n G o o g l e m a p
T h e y e l l o w a r e a i s a c t u a l l y t h e b u i l d i n g o f t h e E a s t - W e s t B a n k a n d a s h o p p i n g m a l l . T h e b u i l d i n g i s m u c h h i g h e r
t h a n t e m p l e , a n d i t i s v e r y c l o s e t o t h e l o c a t i o n o f t h e t e m p l e , w h i c h m e a n s i t w o u l d a f f e c t t h e m o v e m e n t o f t h e
d r o n e , u n l e s s t h e d r o n e r e a c h e s t o a h i g h e r s p o t s o t h a t i t w o u l d n o t t o u c h t h e b u i l d i n g a n d d r o p d o w n . T h e b l u e a r e a
i s a p a r k i n g l o t w i t h a l o w e r g r o u n d l e v e l , w h e r e i s a l s o f l a t a n d o p e n ( F i g . 3 . x ) . I n t h i s c a s e , t h e d r o n e w a s t a k e n o f f
f r o m t h e p a r k i n g l o t v e r t i c a l l y t i l l i t a r r i v e d i n t o a r e l a t i v e l y h i g h e r s p o t i n t h e s k y c o m p a r e d w i t h s u r r o u n d i n g
f a c i l i t i e s i n t h i s a r e a , w h e r e i t i s 3 2 m e t e r s h i g h f r o m t h e g r o u n d o f t h e p a r k i n g l o t . T h e c o n t e x t v i e w o f t h e t e m p l e
w a s s h o t w i t h a h e i g h t o f 3 2 m e t e r s f r o m t h e g r o u n d o f t h e p a r k i n g l o t .
A n d t h e n t h e d r o n e k e p t r i s i n g a n d s t o p p e d o n t h e o r b i t w i t h a h e i g h t o f 5 0 m e t e r s f r o m t h e g r o u n d o f t h e p a r k i n g l o t ,
s t a r t e d f l y i n g a r o u n d t h e t e m p l e w i t h t h e s p e e d o f o n e m e t e r e v e r y s e c o n d , t h e r a d i u s o f t h e o r b i t c i r c l e i s 5 0 m e t e r s
a s w e l l . T h e d r o n e m a d e t w o t e m p l e - c e n t e r e d r i n g s , a n d w h e n i t m a d e t h e s e c o n d r i n g , t h e h e i g h t o f t h e o r b i t r i s e s t o
5 6 m e t e r s . A t l a s t , t h e d r o n e m a d e t w o o t h e r r i n g s a r o u n d t h e t e m p l e t o m a k e a v i d e o a s d o c u m e n t a t i o n , w i t h t h e
h e i g h t o f 4 1 m e t e r s ( F i g . 3 . 1 7 ) .
3 9
F i g . 3 . 1 6 T h e v i e w w h e r e t h e d r o n e t o o k o f f a n d m a n i p u l a t e d
F i g . 3 . 1 7 M a n i p u l a t i n g t h e d r o n e t o t a k e p i c t u r e s o f t h e t e m p l e
3 . 4 G e n e r a t i o n o f d i g i t a l m o d e l s
D i g i t a l m o d e l s w e r e b u i l t b a s e d o n d a t a a c q u i r e d i n w a y s o f 2 D d r a w i n g s , l a s e r s c a n n i n g , a n d p h o t o s t a k e n b y
d r o n e s ( F i g . 3 . 1 8 ) . M o d e l s o f t h e J a p a n e s e H o u s e w e r e n o t o n l y l i m i t e d t o a r c h i t e c t u r a l m o d e l , b u t a l s o s t r u c t u r a l
m o d e l s f o r s e i s m i c e v a l u a t i o n . O t h e r m o d e l s o f T h i e n H a u T e m p l e a n d P i t t o c k M a n s i o n w e r e j u s t p r e s e r v e d a s
a r c h i t e c t u r a l m o d e l s .
4 0
F i g . 3 . 1 8 T h e s e c t i o n o f " A r c h i t e c t u r a l M o d e l " s h o w n o n t h e d i a g r a m
3 . 4 . 1 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b a s e d o n 2 D b u i l d i n g d r a w i n g s
T h r e e m o d e l s w e r e g e n e r a t e d b a s e d o n 2 D b u i l d i n g d r a w i n g s i n R e v i t , a l o n g w i t h a m o d e l b u i l t i n 3 d s M a x . T w o
R e v i t m o d e l s w e r e t h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l a n d s t r u c t u r a l m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e s e p a r a t e l y , b e i n g s e t u p b a s e d
o n e x i s t i n g d r a w i n g s p r o v i d e d b y t h e f a c i l i t y o f f i c e o f T h e J a p a n e s e G a r d e n i n t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y . T h e
a r c h i t e c t u r a l m o d e l s o f t h e J a p a n e s e H o u s e w e r e u s e d f o r r e s e a r c h t h e a r c h i t e c t u r a l f e a t u r e s o f t h e h o u s e , w h i l e t h e
s t r u c t u r a l m o d e l w a s t h e n i m p o r t e d i n t o A u t o d e s k R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s f o r s e i s m i c s t u d y ( F i g . 3 . 1 9 ) . T h e
m o d e l b u i l t i n 3 d s M a x i s t h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e , w h i c h c o u l d m a k e c o m p e n s a t i o n w i t h t h e
m o d e l b u i l t i n R e v i t ( F i g . 3 . 2 0 ) . T h e a n o t h e r R e v i t a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e w a s b u i l t a c c o r d i n g t o
t h e m a p p i n g d r a w i n g s , i n t h i s c a s e t h e r e w o u l d b e s o m e e r r o r s o r d e v i a t i o n s e x i s t i n g i n t h e m o d e l s i n c e s o m e p l a c e s
l i k e t h e r o o f a n d n i c h e s f o r s t a t u e s o f L a o Z i , w h e r e a r e u n a v a i l a b l e o r h a r d t o h a v e a c c e s s t o ( F i g . 3 . 2 1 ) .
F i g . 3 . 1 9 T h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e i n R e v i t
4 1
F i g . 3 . 2 0 T h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e i n 3 d s M a x
F i g . 3 . 2 1 T h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e i n R e v i t
3 . 4 . 2 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b a s e d o n l a s e r s c a n n i n g
A f t e r l a s e r s c a n n i n g , t h e d a t a w e r e c o p i e d f r o m t h e s c a n n e r t o t h e c o m p u t e r . T h e p o i n t c l o u d s m o d e l o f L o s A n g e l e s
C o l i s e u m i s n o t a v a i l a b l e d u e t o s o m e r e a s o n s . E r i c G u i z z e t t i o f f e r e d a n o t h e r m o d e l , w h i c h i s t h e m o d e l o f P i t t o c k
M a n s i o n i n P o r t l a n d , O r e g o n .
T h e 3 D m o d e l o f p o i n t c l o u d s i s g e n e r a t e d d i r e c t l y a s t h e s c a n n e r s c a n n e d t h e h o u s e , i t w a s e x p o r t e d f r o m t h e
s c a n n e r a f t e r w a r d s a n d c o m p a t i b l e w i t h m a n y s o f t w a r e p r o g r a m s . T h e m o d e l s h o w s a l l t h e s t o r i e s i n t h e h o u s e ,
i n c l u d i n g t h e b a s e m e n t ( F i g . 3 . 2 2 ) . C o l o r i n f o r m a t i o n a s w e l l a s t h e g e o m e t r i c d a t a i s i n c l u d e d , s u r r o u n d i n g
e n v i r o n m e n t s u c h a s t h e f o u n t a i n , t h e p l a n t s a n d t h e s t r e e t l a m p s a r e s c a n n e d a s w e l l . E v e r y p e r s p e c t i v e i s a v a i l a b l e
e x c e p t t h e i n t e r i o r a r e a .
4 2
F i g . 3 . 2 2 P o i n t c l o u d s m o d e l o f P i t t o c k M a n s i o n ( M o d e l p r o v i d e d b y E r i c G u i z z e t t i )
3 . 4 . 3 D i g i t a l m o d e l s g e n e r a t e d b y p h o t o g r a m m e t r y
P h o t o s t a k e n b y t h e d r o n e s w e r e c o v e r i n g t h e p e r s p e c t i v e s o f 3 6 0 d e g r e e s , a n d t h e y w e r e o v e r l a p p e d s o t h a t a d i g i t a l
m o d e l c a n b e g e n e r a t e d i n t h i s c a s e b y R e C a p P h o t o o f A u t o d e s k ( F i g . 3 . 2 3 ) .
H u n d r e d s o f p h o t o s w e r e t a k e n b y t h e d r o n e a n d t h o s e w e r e o f a l l p e r s p e c t i v e s . H o w e v e r , a l l t h e p h o t o s a r e s o
b r i g h t t h a t t h e y a r e h a r d t o b e r e c o g n i z e d b y t h e s o f t w a r e , d u e t o t h e v e r y s u n n y w e a t h e r o f t h e d a y w h e n p i c t u r e s
w e r e t a k e n . S o a l l t h e p h o t o s w e r e p r o c e s s e d i n t h e P h o t o s h o p s o f t w a r e t o h a v e b r i g h t n e s s a n d c o n t r a s t m o d i f i e d .
A f t e r t h a t , t h e y w e r e i m p o r t e d i n t o A u t o d e s k R e C a p P h o t o f o r t h e g e n e r a t i o n o f m o d e l s . S i n c e t h e d r o n e t o o k t w o
s e t s o f p i c t u r e s a r o u n d t h e t e m p l e ( o n e s e t o f p i c t u r e s m e a n p h o t o s t a k e n b y t h e d r o n e w h e n i t f i n i s h e d o n e r i n g ) ,
t w o m o d e l s w e r e b u i l t f o r v a l i d a t i o n , a n d t h e o u t c o m e s h o w s n o b i g d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e m .
4 3
F i g . 3 . 2 3 T h e m o d e l g e n e r a t e d b y A u t o d e s k R e C a p P h o t o
A n o t h e r m o d e l , w h i c h i s t h e o n e o f t h e J a p a n e s e H o u s e w a s b u i l t b y p h o t o g r a m m e t r y i n R e C a p P h o t o . S i n c e d r o n e s
a r e n o t p e r m i t t e d t o e n t e r i n t h e p a r k d u e t o t h e s e c u r i t y c o n c e r n s , p h o t o s o f t h e J a p a n e s e H o u s e w e r e t a k e n b y c e l l
p h o n e s i n h a n d s , i n w h i c h c a s e t h e r o o f a n d d e t a i l s b e y o n d t h e e y e v i e w w e r e n o t v i s i b l e . B e c a u s e o f t h e
i n s u f f i c i e n c y o f t h e d a t a , t h e m o d e l g e n e r a t e d b a s e d o n t h e s e p h o t o s l a c k s t h e r o o f a n d m a n y o t h e r d e t a i l s o n t h e
u p p e r s t o r y .
3 . 5 S e i s m i c s i m u l a t i o n t e s t
A s f o r t h e s e i s m i c r e s t o r a t i o n , t h e J a p a n e s e H o u s e i s t h e o b j e c t o f t h i s p h a s e ( F i g . 3 . 2 4 ) . T h e s t r u c t u r a l m o d e l w a s
b u i l t i n R e v i t b a s e d o n t h e e x i s t i n g d r a w i n g s p r o v i d e d b y T h e J a p a n e s e G a r d e n a n d D a v i d C o c k e , w h o i s t h e
r e g i s t e r e d s t r u c t u r a l e n g i n e e r a t S t r u c t u r a l F o c u s , r e s p o n s i b l e f o r s e i s m i c r e t r o f i t o n t h e J a p a n e s e H o u s e d u r i n g t h e
r e h a b i l i t a t i o n p r o j e c t i n 2 0 1 2 . A f t e r t h e g e n e r a t i o n o f s t r u c t u r a l m o d e l i n R e v i t , i t w a s i m p o r t e d i n t o R o b o t
S t r u c t u r a l A n a l y s i s f o r s e i s m i c a n a l y s i s .
F i g . 3 . 2 4 T h e s e c t i o n o f " S t r u c t u r a l M o d e l " s h o w n o n t h e d i a g r a m
4 4
C o n c u r r e n t l y , t h a n k s t o t h e h e l p f r o m D a v i d C o c k e , s o m e s t r a t e g i e s w h i c h h a v e b e e n a p p l i e d o n t h e h o u s e w e r e
r e v e a l e d , a s w e l l a s s o m e p r o b l e m s e x i s t e d b e f o r e t h e r e h a b i l i t a t i o n . I n t h a t c a s e , t h e r e s u l t s o f t h e t e s t c o m e o u t
f r o m t h e s o f t w a r e w o u l d b e c o m b i n e d w i t h t h e c o n s i d e r a t i o n m e n t i o n e d i n t h e r e p o r t o f f e r e d b y D a v i d t o p u t
f o r w a r d a n a l y s i s a n d r e l a t i v e s u g g e s t i o n s . T h i s i s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 4 .
T o t e s t t h e f u n c t i o n o f t h e s o f t w a r e R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , m o d e l s o f s i m p l e b u i l d i n g s w e r e m a d e . A s e i s m i c
m o d e w a s r u n i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m o n t h e t u t o r i a l b u i l d i n g w i t h t h e c o d e E N 1 9 9 8 - 1 : 2 4 ( F i g . 3 . 2 5 ) , w h e r e d e a d
l o a d s , l i v e l o a d s , l a t e r a l w i n d l o a d a n d s n o w l o a d s c a n b e s h o w n o n t h e m o d e l g r a p h i c a l l y , a s w e l l a s s e i s m i c l o a d s
w h i c h c a n b e s i m u l a t e d w i t h d i f f e r e n t c o d e s a n d t o t a l l o a d s . L o a d s o n t h e s p e c i f i c n o d e w a s c a l c u l a t e d w h e n
a n a l y z e d .
F i g . 3 . 2 5 A t u t o r i a l s t r u c t u r a l m o d e l t e s t e d b y R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s
A n o t h e r t e s t w a s d o n e o n t h e s t r u c t u r a l m o d e l ( a n A u t o d e s k s a m p l e f i l e ) , w h i c h w a s e x p o r t e d f r o m R e v i t w i t h t h e
c o d e A S C E 7 - 1 0 / I B C 2 0 1 2 . T h e i n s t a b i l i t y w a s d e t e c t e d i n t h i s c a s e , f o r t h e r e a s o n t h a t t h e s t r u c t u r e o f t h e m o d e l i s
s e p a r a t e a n d t h e r e a r e n o n o d e s f o u n d , l e a d i n g t o t h e e r r o r s t h a t l o a d s o n t h e s p e c i f i c n o d e w a s n o t c a l c u l a t e d , w h i l e
o t h e r c a l c u l a t i o n s s u c h a s s e l f - w e i g h t w a s s t i l l a v a i l a b l e ( F i g . 3 . 2 6 ) .
4 5
F i g . 3 . 2 6 A R e v i t s t r u c t u r a l m o d e l t e s t e d b y R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s
T h e l a s t s i m p l e t e s t w a s d o n e o n t h e m o d e l o f a s e v e n - s t o r y b u i l d i n g w h i c h w a s m a d e i n t h e R o b o t S t r u c t u r a l
A n a l y s i s d i r e c t l y w i t h t h e c o d e A S C E 7 - 1 0 / I B C 2 0 1 2 . T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s h o w e d i n s t a b i l i t y o n n o d e s a s w e l l .
W h i l e t h e c a l c u l a t i o n w o r k s t h a t d e a d l o a d s , l i v e l o a d s , l a t e r a l w i n d l o a d s a n d s o o n w e r e s h o w n g r a p h i c a l l y o n t h e
m o d e l a s w e l l , a l o n g w i t h s e l f - w e i g h t c a l c u l a t i o n s a n d l o a d s o n t h e s p e c i f i c n o d e s ( F i g . 3 . 2 7 ) .
F i g . 3 . 2 7 A s t r u c t u r a l m o d e l t e s t e d b y R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s
4 6
T h e s t r u c t u r a l t e s t s o n t h e s i m p l e b u i l d i n g h e l p e d t o d e t e r m i n e t h e m e a n i n g o f b a s i c p a r a m e t e r s . A l s o , a s i s s u e s o f
t h e s o f t w a r e p r o g r a m s h o w e d u p , t h e y w o u l d b e n o t i c e d i n f u r t h e r t e s t i n g . F o r e x a m p l e , t o f i x t h e p r o b l e m o f n o d e s ,
t h e j o i n t s o f t h e s t r u c t u r a l m o d e l w o u l d b e d o u b l e - c h e c k e d . A n d i f t h e m o d e l s t i l l d i d n ’ t w o r k , a n e w s t r u c t u r a l
m o d e l w o u l d b e b u i l t i n R o b o t d i r e c t l y .
3 . 6 S u m m a r y
B I M i s u s e d a s a n i m p o r t a n t t o o l t o s t u d y a b o u t d i f f e r e n c e s a m o n g s e v e r a l m e t h o d s t o a c q u i r e d a t a , a s w e l l a s
m o d e l s b u i l t b a s e d o n i t . A n d d u r i n g t h e p h a s e o f d a t a c o l l e c t i o n , m o s t s o f t w a r e p r o g r a m s a r e c o m p a t i b l e w i t h B I M
s o f t w a r e , i n w h i c h c a s e i t m a k e s t h e p r o c e s s o f d a t a e x c h a n g e c o n v e n i e n t . M u l t i p l e c a s e s t u d i e s w e r e m a d e o n
d i f f e r e n t o b j e c t s , a l o n g w i t h m u l t i p l e 3 D m o d e l s m a d e i n v a r i o u s s o f t w a r e p r o g r a m s t o m a k e c o m p e n s a t e f o r t h e
r e s e a r c h o n w a y s t o g e t d a t a f r o m h i s t o r i c b u i l d i n g s .
S i n c e i t i s n o t a l l o w e d t o u s e d r o n e s o r l a s e r s c a n n e r s i n t h e J a p a n e s e G a r d e n a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y , o t h e r c a s e
s t u d i e s w e r e a d d e d i n t o s t u d y f o r d i f f e r e n t w a y s o f d a t a a c q u i s i t i o n . T h e m o d e l s o f J a p a n e s e H o u s e w e r e b u i l t
b a s e d o n e x i s t i n g b u i l d i n g s a n d r e p o r t s p r o v i d e d b y t h e f a c i l i t y a n d e n g i n e e r s w h o w e r e i n v o l v e d i n t h e r e t r o f i t
p r o j e c t . T h e m o d e l s o f T h i e n H a u T e m p l e w e r e b u i l t a c c o r d i n g t o m a p p i n g d r a w i n g s a n d p h o t o g r a m m e t r y . I f
p h o t o g r a m m e t r y h a d b e e n a l l o w e d t o b e u s e d o n t h e J a p a n e s e H o u s e , t h e n i t w o u l d h a v e b e e n a p p l i e d f o r c o l l e c t i n g
l a n d s c a p e d a t a o f t h e a m b i e n t e n v i r o n m e n t . L i k e w i s e , t h e l a s e r s c a n n i n g s h o u l d h a v e b e e n u t i l i z e d t o s c a n t h e
b u i l d i n g f o r g e o m e t r i c a n d c o l o r d a t a , a l o n g w i t h m o r e d e t a i l s w h e r e p e o p l e h a r d t o r e a c h .
T h e s e i s m i c t e s t o n t h e s i m p l e o f f i c e b u i l d i n g s s h o w s t h e f u n c t i o n a n d u s a b i l i t y o f t h e s o f t w a r e p r o g r a m . I t a l s o
p o i n t s o u t t h e p r o b l e m w h i c h m a y a p p e a r i n t h e f o l l o w i n g t e s t o n t h e J a p a n e s e H o u s e . T o m a k e t h e p r o c e s s g o m o r e
s m o o t h l y , t h e n o d e s o f t h e s t r u c t u r a l m o d e l n e e d t o b e c h e c k e d b e f o r e b e i n g i m p o r t e d i n t o t h e s i m u l a t i o n
e n v i r o n m e n t .
4 7
4 . C A S E S T U D Y : T H E J A P A N E S E H O U S E
T o s t u d y a b o u t t h e w a y s o f d a t a a c q u i s i t i o n , a l o n g w i t h a r c h i t e c t u r a l f e a t u r e s a n d d a m a g e p r e d i c t i o n o f a h i s t o r i c
b u i l d i n g , a c a s e s t u d y o n t h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y w a s d o n e . B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a n d
s t r u c t u r a l m o d e l s w e r e b u i l t f o r a n a l y s i s .
4 . 1 R e q u i s i t e r e s o u r c e s
T o b u i l d m o d e l s o f t h e J a p a n e s e H o u s e f o r a d d i t i o n a l u s e s , m o r e d a t a w a s n e e d e d . D i f f e r e n t t y p e s o f d a t a r e s o u r c e s
w e r e c a t e g o r i z e d w i t h r e s p e c t t o t h e t y p e s o f m o d e l s ( F i g . 4 . 1 )
F i g . 4 . 1 T h e d i a g r a m o f r e q u i s i t e d a t a m a r c h e d w i t h c o r r e s p o n d i n g m o d e l s
T h r e e t y p e s o f m o d e l s w e r e b u i l t : b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , a r c h i t e c t u r a l m o d e l s , a n d s t r u c t u r a l m o d e l s . F o r t h e
b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , t h e i n f o r m a t i o n n e e d e d a n d p r e s e n t e d i n t h e v i r t u a l e n v i r o n m e n t a r e t h e m a t e r i a l s ,
g e o m e t r y , a n d d e t a i l s d a t a . T h e r e w e r e e x t r a c t e d f r o m s i t e p h o t o s a n d e x i s t i n g d r a w i n g s . T o b u i l d a R e v i t s t r u c t u r a l
m o d e l , e l e m e n t s l i k e f r a m e s , j o i n t s , a n d s t r u c t u r a l w a l l s w e r e n e c e s s a r y , w h i l e m a t e r i a l p r o p e r t i e s w o u l d b e t a k e n
i n t o c o n s i d e r a t i o n i n t h e a n a l y s i s p h a s e . B e c a u s e t h e r e w a s a r e h a b i l i t a t i o n p r o j e c t i n 2 0 1 2 w h e n t h e s t r u c t u r e w a s
s t r e n g t h e n e d , a b r i e f r e p o r t w a s c r e a t e d ; i t w a s u t i l i z e d a s a r e f e r e n c e w h e n b u i l d i n g t h e s t r u c t u r a l m o d e l a n d
r u n n i n g t h e s i m u l a t i o n s . A r c h i t e c t u r a l f e a t u r e s l i k e t e x t u r e s , g e o m e t r i c a n d s p a t i a l f o r m s , a n d d e t a i l s w e r e c o n v e y e d
v i a t h e 3 d s M a x m o d e l , w h i c h w e r e a l s o o b t a i n e d f r o m p h o t o s a n d 2 D d r a w i n g s . P h o t o s w e r e n o t u s e d d i r e c t l y i n
t h e m o d e l s , y e t t h e y w e r e r e f e r r e d t o d u r i n g t h e e n t i r e p r o c e s s .
4 . 2 B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s
E x i s t i n g 2 D d r a w i n g s a s P D F f i l e s w e r e p r o v i d e d b y t h e f a c i l i t y m a n a g e m e n t d e p a r t m e n t o f t h e J a p a n e s e G a r d e n a t
t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y ( F i g . 4 . 2 ) . T h e y w e r e c o n v e r t e d t o A u t o C A D a f t e r w a r d s b y h a n d ; t h e 2 D d r a w i n g s w e r e
t r a n s f e r r e d t o C A D f i l e s . T h e n a 3 D m o d e l w a s b u i l t i n a v i r t u a l e n v i r o n m e n t w i t h 3 d s M a x , b a s e d o n t h e i n p u t
C A D d r a w i n g s .
4 8
F i g . 4 . 2 T h e s e c t i o n o f a r c h i t e c t u r a l m o d e l s ’ g e n e r a t i o n
P h o t o s w e r e u s e d a s a r e f e r e n c e s i n c e t h e y o f f e r a b e t t e r p e r s p e c t i v e w i t h d e t a i l s a n d s p a t i a l r e l a t i o n s h i p ( F i g . 4 . 3 ) .
F i g . 4 . 3 3 d s M a x m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e
A n o t h e r a r c h i t e c t u r a l m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e w a s b u i l t i n R e v i t ( F i g . 4 . 4 ) . I t w a s b u i l t b a s e d o n t h e 3 d s M a x
m o d e l , w i t h p h o t o s u s e d a s a r e f e r e n c e a s w e l l . I t i s d i f f e r e n t f r o m t h e 3 d s M a x m o d e l s i n c e i n R e v i t , a B I M
s o f t w a r e p r o g r a m , i t i s b u i l t o f a r c h i t e c t u r e c o m p o n e n t s l i k e w a l l s , w i n d o w s , d o o r s , r o o f s , c o l u m n s , b e a m s , e t c . a n d
t h e n a s s i g n e d p a r a m e t e r s l i k e m a t e r i a l s a n d j o i n t s . T h e 3 d s M a x m o d e l s h o w e d a b e t t e r v i s u a l p r e s e n t a t i o n o f s p a t i a l
a n d g e o m e t r i c f e a t u r e s o f t h e b u i l d i n g , w h i l e t h e w e a k n e s s i s t h a t t h e s t r u c t u r e o f t h e b u i l d i n g c a n n o t b e f u l l y
e x p r e s s e d , a n d f u r t h e r a n a l y s i s i s u n a v a i l a b l e . T h e R e v i t m o d e l h a s a d v a n t a g e s t h a t i s e a s i l y b e a p p l i e d f o r m o r e
r e l a t e d a n a l y s i s s i n c e i t i s c o m p a t i b l e w i t h B I M s o f t w a r e p r o g r a m s , a s w e l l a s t h e f a c t t h a t m o s t B I M s o f t w a r e h a s
b u i l t - i n s i m u l a t i o n f u n c t i o n s . H o w e v e r , t h e r e a r e a l s o d i s a d v a n t a g e s t h a t i s n o t c o n v e n i e n t f o r a R e v i t m o d e l t o
p r e s e n t t e x t u r e s a n d s p a t i a l f e a t u r e s c o m p a r e d w i t h a 3 d s M a x m o d e l .
4 9
F i g . 4 . 4 R e v i t m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e
B e c a u s e o f t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t h e 3 d s M a x m o d e l a n d R e v i t m o d e l , t h e y c a n b e u s e d a s
c o m p l e m e n t a r y , m a k i n g u p f o r e a c h o t h e r . T h e o b j e c t s o f b u i l d i n g a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a r e n o t l i m i t e d t o p r o v i d e
i n f o r m a l r e c o r d s f o r H A B S ( t h i s w a s n o t d o n e i n t h i s c a s e ) , b u t a l s o g i v e a r e f e r e n c e f o r t h e g e n e r a t i o n o f a R e v i t
s t r u c t u r a l m o d e l . T h e i n f o r m a t i o n c o l l e c t e d a b o u t t h e b u i l d i n g w e r e n o t c o m p l e t e a n d h i g h - a c c u r a t e , b e c a u s e t h e
a c c e s s t o t h e b u i l d i n g i s l i m i t e d . U n d e r t h i s c i r c u m s t a n c e , t h e d o c u m e n t a t i o n o f t h e J a p a n e s e H o u s e w a s d e t e r m i n e d
t o b e p r e s e r v e d a s n o n - s t a n d a r d f o r m a t s , o f f e r i n g a r e f e r e n c e f o r m o r e a c c u r a t e r e c o r d i n t h e f u t u r e .
4 . 3 S t r u c t u r a l m o d e l s
A R e v i t s t r u c t u r a l m o d e l w a s b u i l t n e x t . T h e w o r k f l o w w a s s i m i l a r t o t h a t o f c r e a t i n g t h e a r c h i t e c t u r a l m o d e l s ( F i g .
4 . 5 ) . 2 D d r a w i n g s w e r e d r a w n b a s e d o n e x i s t i n g d r a w i n g s o f f e r e d b y f a c i l i t y d e p a r t m e n t , p r e s e r v e d i n t h e f o r m a t o f
C A D f i l e s . A f t e r b e i n g i m p o r t e d i n t o R e v i t , t h e m o d e l w a s c r e a t e d a c c o r d i n g t o t h e d r a w i n g s . T o g e n e r a t e a R e v i t
s t r u c t u r a l m o d e l , a n e x i s t i n g r e p o r t a s w e l l a s p h o t o s w e r e u s e d a s c o m p l e m e n t a r y d a t a e x t r a c t e d f r o m d r a w i n g s .
A r c h i t e c t u r a l m o d e l s w e r e r e g a r d e d a s t h e r e f e r e n c e i n t h i s c a s e . T h e R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s m o d e l w a s
g e n e r a t e d b a s e d o n t h e R e v i t s t r u c t u r a l m o d e l . B e c a u s e R e v i t i s c o m p a t i b l e w i t h R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , a f t e r
i m p o r t i n g t h e R e v i t m o d e l i n t o R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , t h e m o d e l u s e d f o r s e i s m i c s i m u l a t i o n w a s e a s y t o s e t u p .
F i g . 4 . 5 T h e s e c t i o n o f R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s m o d e l g e n e r a t i o n
5 0
U n f o r t u n a t e l y , e l e m e n t s l i k e m a t e r i a l s a n d t h i c k n e s s o f s l a b s w e r e n o t p r e s e n t e d i n t h e s i m u l a t i o n m o d e l ; t h e
p a r a m e t e r s h a d t o b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n m a n u a l l y b e c a u s e w h e n t h e m a t e r i a l s a r e i m p o r t e d i n t o R o b o t
S t r u c t u r a l A n a l y s i s f r o m R e v i t , t h e y a r e n o t i d e n t i f i e d b y t h e s o f t w a r e p r o g r a m . T h e r e a r e l i m i t e d n u m b e r s o f
m a t e r i a l s b e i n g r e c o g n i z e d b y t h e s o f t w a r e p r o g r a m , a s i t i s a p r o g r a m u s e d e s p e c i a l l y f o r s t r u c t u r e c a l c u l a t i o n s
r a t h e r t h a n v i r t u a l p r e s e n t a t i o n . H o w e v e r , t h e w o r s t p r o b l e m i s t h a t s o m e s t r u c t u r a l e l e m e n t s b u i l t i n R e v i t w e r e n o t
i d e n t i f i e d i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s . F o r e x a m p l e , w a r n i n g s l i k e ‘ t h e r e a r e n o n o d e s f o u n d ’ w e r e s h o w n a l l t h e
t i m e . A n d t h e p r o b l e m s c o u l d n o t b e f i x e d a f t e r m a n y c o r r e c t i o n o n t h e R e v i t m o d e l .
P r o b l e m s w i t h i n t e r o p e r a b i l i t y b e t w e e n R e v i t a n d R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s l e a d t o a n o t h e r a p p r o a c h , c r e a t i n g a
n e w s t r u c t u r a l m o d e l b u i l t d i r e c t l y i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s b a s e d o n d r a w i n g s , p h o t o s a n d f e w r e p o r t s ( F i g .
4 . 6 ) . M a t e r i a l p r o p e r t i e s w e r e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n i n t h i s p h a s e s i n c e t h e m o d e l w a s e s t a b l i s h e d r i g h t i n R o b o t
S t r u c t u r a l A n a l y s i s . A c c o r d i n g t o t h e d r a w i n g s , i t w a s s a i d t h a t t h e h o u s e w a s b u i l t i n c e d a r . S i n c e i t i s h a r d t o
i d e n t i f y w h i c h c e d a r w o o d i s u s e d o n t h e h o u s e a n d w h a t p r o p e r t i e s a r e n e e d e d i n t h e t e s t s p e c i f i c a l l y , i n t h e m o d e l
t h e m a t e r i a l w a s s e t t o A l a s k a c e d a r , w h i c h i s a d e f a u l t m a t e r i a l w i t h c o m p l e t e p r o p e r t i e s p r o v i d e d b y t h e s o f t w a r e
p r o g r a m . T h e h o u s e i s a t i m b e r f r a m e s t r u c t u r e w i t h s p e c i a l c o n n e c t i o n s . T h e c o n n e c t i o n s w e r e o r i g i n a l l y t e n o n -
a n d - m o r t i s e w i t h o u t h a r d w a r e f r a m i n g o n t h e m b e f o r e t h e r e h a b i l i t a t i o n i n 2 0 1 2 ( F i g . 4 . 6 ) . S i n c e t h e s t r u c t u r e
e l e m e n t s w e r e s i m p l i f i e d i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m s , ( e . g . t i m b e r c o n n e c t i o n s w e r e a l l s i m p l i f i e d a s n o d e s ) , i t i s n o t
r e a l i s t i c t o m a k e j o i n t s a s t e n o n - a n d - m o r t i s e i n t h e m o d e l . A s a r e p l a c e m e n t , a l l t h e t e n o n - a n d - m o r t i s e c o n n e c t i o n s
w e r e s e t a s r i g i d j o i n t s w h e n t h e y w e r e s i m p l i f i e d a s n o d e s .
F i g . 4 . 6 T e n o n - a n d - m o r t i s e w o r k u s e d i n t h e h o u s e - l e f t ( D a v i d C o c k e ) ; r i g h t ( T h e H u n t i n g t o n L i b r a r y )
4 . 4 S e i s m i c s i m u l a t i o n
S e i s m i c s i m u l a t i o n w a s d o n e o n t h e m o d e l i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s . T h e a n a l y s i s t y p e w a s s e t t o b e e q u i v a l e n t
l a t e r a l f o r c e m e t h o d . T h a t i s c o n s i d e r e d a v a l i d s i m p l i f i e d s t a t i c a n a l y s i s m e t h o d . I t d i s t r i b u t e s s h e a r t o e a c h f l o o r
a l o n g t h e h e i g h t o f b u i l d i n g s , b a s e d o n b a s e s h e a r . T h e a c c u r a c y o f t h e r e s u l t s o f t h i s m e t h o d i s a f f e c t e d b y t h e
h e i g h t a n d s t o r i e s o f b u i l d i n g s , a n d e r r o r s o n l o w - r i s e b u i l d i n g s a r e s m a l l . T a l l b u i l d i n g s a r e n o t s u i t a b l e t o u s e i t
s i n c e t h e y a r e d u c t i l e , d y n a m i c a n a l y s i s b e i n g u s e d o n t h e m . C o n s i d e r i n g t h e J a p a n e s e H o u s e i s a t w o - s t o r y b u i l d i n g ,
t h e e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e m e t h o d i s s u i t a b l e f o r t h e t e s t ( S t r u c t u r a l e n g i n e e r S a n t o s h S h a h i ) .
T h e m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y w a s b u i l t b a s e d o n e x i s t i n g d r a w i n g s , p h o t o s , a n d
r e a s o n a b l e a s s u m p t i o n s ( F i g . 4 . 7 ) . D r a w i n g s c o l l e c t e d f r o m t h e f a c i l i t y d e p a r t m e n t o f t h e J a p a n e s e G a r d e n a r e
m o s t l y a r c h i t e c t u r a l d r a w i n g s r a t h e r t h a n d e t a i l e d c o n s t r u c t i o n d r a w i n g s . I n a d d i t i o n , p l a c e s v i s i t o r s c a n r e a c h a r e
l i m i t e d , w h i c h m e a n s t h a t t h e r e a r e s t i l l s o m e d e t a i l s a n d s p a c e i n f o r m a t i o n t h a t i s l o s t w h e n t a k i n g p h o t o s . F o r
e x a m p l e , t h e c r a w l s p a c e a n d t h e r o o f a r e h a r d t o h a v e a c c e s s t o , n e i t h e r w e r e r o o f s t r u c t u r e d r a w i n g s a n d d e t a i l e d
d r a w i n g s o f t h e c r a w l s p a c e p r o v i d e d . A t t h i s p o i n t , r e a s o n a b l e a s s u m p t i o n s w e r e m a d e w h e n c r e a t i n g t h e r o o f
s t r u c t u r e s b a s e d o n J a p a n e s e a n d C h i n e s e t r a d i t i o n a l w o o d e n s t r u c t u r e .
5 1
F i g . 4 . 7 S e i s m i c s i m u l a t i o n m o d e l i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s
I n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , t h e s e i s m i c t e s t c o u l d b e d o n e i n a v i r t u a l e n v i r o n m e n t o n a b u i l d i n g m o d e l . T h e
s e i s m i c m o d a l i s a c o d e - b a s e d t e s t . T h e r e a r e t h r e e m a i n a n a l y s i s t y p e s w h e n d o i n g a c a s e s t u d y o n t h e m o d e l ,
w h i c h a r e m o d a l , m o d a l w i t h a u t o m a t i c d e f i n i t i o n o f s e i s m i c c a s e s , a n d s e i s m i c m o d a l u s i n g e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e
m e t h o d . W i t h r e s p e c t t o t h e a n a l y s i s t y p e o f e q u i v a l e n t l a t e r a l f o r c e m e t h o d , t h e c o d e u s e d f o r t h e t e s t i s A S C E 7 -
1 0 / I B C 2 0 1 2 , w h i c h i s t h e o n e b e i n g u s e d i n U . S . c o d e - b a s e d a n a l y s i s m e a n s t h a t a l l t h e s i m u l a t i o n a n d c a l c u l a t i o n s
w e r e r u n b a s e d o n c o d e s , i n p u t s w e r e s e t u p a c c o r d i n g t o t h e d a t a g i v e n b y A S C E 7 - 1 0 a n d I B C 2 0 1 2 . I t d o e s n o t
s u p p o r t t o t e s t t h e m o d e l i n a s p e c i f i c e a r t h q u a k e w i t h g i v e n m a g n i t u d e s , w h i c h i s u n f o r t u n a t e .
P a r a m e t e r s r e q u i r e d f o r t h e c a l c u l a t i o n s a r e S 1 ( S 1 i s f o r h i g h r i s e ) , S S , T L , R , I e , a s w e l l a s s i t e c l a s s , F v , F a , S D 1 , S D S .
A c c o r d i n g t o S e c t i o n 1 1 . 4 i n A S C E 7 , S 1 i s d e f i n e d a s “ s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n p a r a m e t e r a t a p e r i o d o f 1
s e c o n d ” o r m o r e , a n d S S i s d e f i n e d a s “ s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n p a r a m e t e r a t a p e r i o d o f s h o r t s e c o n d s ” . S 1 a n d
S S a r e d e t e r m i n e d b a s e d o n t h e h e i g h t o f t h e b u i l d i n g . T h e J a p a n e s e H o u s e i s l o c a t e d a t S a n M a r i o i s C a l i f o r n i a w i t h
a z i p c o d e o f C A 9 1 1 0 8 . A c c o r d i n g t o t h e z i p c o d e n u m b e r , w h a t b e i n g s e a r c h e d o u t o n U S G S ( T h e U n i t e d S t a t e s
G e o l o g i c a l S u r v e y ) i s t h a t , S 1 i s 0 . 6 9 a n d S S i s 2 . 0 4 . T L i s d e f i n e d a s “ l o n g - p e r i o d t r a n s i t i o n p e r i o d ” . T o d e t e r m i n e
t h e v a l u e o f T L , b a s e d o n U S G S - F i g . 2 2 - 1 5 o f a m a p o f l o n g - p e r i o d t r a n s i t i o n p e r i o d o n C o n t e r m i n o u s U n i t e d S t a t e s
w a s c h e c k e d , w h i c h r e v e a l s t h a t T L s h o u l d b e 8 s e c o n d s f o r t a l l b u i l d i n g s ( F i g . 4 . 8 ) . R i s r e s p o n s e m o d i f i c a t i o n
c o e f f i c i e n t , w h i c h i s d e t e r m i n e d b y T a b l e 1 2 . 2 - 1 o f A S C E 7 . R i s 1 . 5 w h e n t h e s t r u c t u r e i s o f t i m b e r f r a m e s , i t n o t
b e i n g 6 b e c a u s e t h e r e a r e n o w o o d s h e a r w a l l s i n s t a l l i n g i n t h e h o u s e ( F i g . 4 . 9 ) . I e i s s e i s m i c i m p o r t a n c e f a c t o r ,
w h i c h i s d e t e r m i n e d b y t h e r i s k c a t e g o r y o f t h e b u i l d i n g . R i s k c a t e g o r y o f t h e b u i l d i n g s i s r u l e d i n I B C 2 0 1 2 - T a b l e
1 6 0 4 . 5 . B a s e d o n t h e f e a t u r e s o f t h e J a p a n e s e H o u s e , t h e r i s k c a t e g o r y o f t h e b u i l d i n g c a n b e c o n s i d e r e d a s r i s k
c a t e g o r y I o r I I , a n d I e v a l u e s o f b u i l d i n g s w i t h r i s k c a t e g o r y I a n d I I a r e b o t h 1 . 0 ( A S C E 7 ) .
5 2
F i g . 4 . 8 T L v a l u e s o f C o n t e r m i n o u s U n i t e d S t a t e s ( U S G S )
F i g . 4 . 9 V a l u e s o f S S , R a n d I e ( G . G . S c h i e r l e )
5 3
S i t e c l a s s i s a p a r a m e t e r r e l a t e d t o t h e s o i l c o n d i t i o n o f t h e p l a c e w h e r e t h e h o u s e i s l o c a t e d . C o n s i d e r i n g t h e f a c t
t h a t a d e t a i l e d r e p o r t o f s o i l c o n d i t i o n i s u n a v a i l a b l e , i t w a s d e t e r m i n e d t o b e D a s r e f e r r e d i n C h a p t e r 2 0 o f A S C E 7
t h a t c l a s s D s h a l l b e u s e d i f d e t a i l e d s o i l p r o p e r t i e s a r e u n k n o w n . F v i s “ l o n g - p e r i o d s i t e c o e f f i c i e n t a t 1 . 0 s e c o n d
p e r i o d ” . T h e d e f i n i t i o n o f F a i s “ s h o r t - p e r i o d s i t e c o e f f i c i e n t a t 0 . 2 s e c o n d p e r i o d . ” B a s e d o n A S C E 7 - T a b l e 1 1 . 4 . 1
a n d 1 1 . 4 . 2 , s i t e c o e f f i c i e n t F a a n d F v a r e d e c i d e d b y s i t e c l a s s , S 1 a n d S S , w h e r e F a s h o u l d b e 1 . 0 a n d F v s h o u l d b e
1 . 5 . S D 1 i s “ s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n p a r a m e t e r a t a p e r i o d o f 1 s e c o n d ” a n d S D S i s “ s p e c t r a l r e s p o n s e
a c c e l e r a t i o n p a r a m e t e r a t s h o r t p e r i o d s ” , d e f i n e d i n A S C E 7 - S e c t i o n 1 1 . 4 . 4 . E q u a t i o n s u s e d t o f i g u r e o u t S D 1 a n d S D S
a r e 4 . 4 - 1 , 4 . 4 - 2 , 4 . 4 - 3 , 4 . 4 - 4 ( A S C E 7 ) . I n t h a t c a s e , S D S e q u a l s t o 1 . 3 6 a n d S D 1 e q u a l s t o 0 . 6 9 . S M S a n d S M 1 a r e n o t
i n p u t s b u t t h e y a r e a l s o u s e d w h e n c a l c u l a t i n g . S M S i s d e f i n e d a s “ s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n a t s h o r t p e r i o d s
a d j u s t e d f o r s i t e c l a s s e f f e c t s ” i n A S C E 7 - S e c t i o n 1 1 . 4 . 3 , a n d t h e v a l u e o f i t h e r e i s 2 . 0 4 b y m a n u a l c a l c u l a t i o n . S M 1
i s d e f i n e d a s “ s p e c t r a l r e s p o n s e a c c e l e r a t i o n a t a p e r i o d o f 1 s e c o n d a d j u s t e d f o r s i t e c l a s s e f f e c t s ” i n A S C E 7 -
S e c t i o n 1 1 . 4 . 3 , a n d t h e v a l u e o f i t h e r e i s 1 . 0 3 5 .
S M S = F a S S ( 4 . 4 - 1 )
S M 1 = F v S 1 ( 4 . 4 - 2 )
S D S = 2 S M S / 3 ( 4 . 4 - 3 )
S D S = 2 S M 1 / 3 ( 4 . 4 - 4 )
A S C E 7 - S e c t i o n 1 1 . 4
T o a s s e s s t h e s t r u c t u r a l s y s t e m o f t h e J a p a n e s e H o u s e , t h e p r o c e d u r e i s t o f i g u r e o u t w h i c h e l e m e n t i s i m p o s e d w i t h
l a r g e s t l o a d , a n d t h e l o a d w o u l d b e c o m p a r e d w i t h t h e c a p a c i t y o f t h e e l e m e n t . I f t h e c a p a c i t y e x c e e d s t h e l o a d , t h e n
i t c a n b e c o n s i d e r e d t h a t t h e b u i l d i n g i s f i r m e n o u g h . E N E R C A L C w a s u s e d t o f i n d o u t t h e c a p a c i t y o f t h e e l e m e n t .
4 . 5 R e s u l t s a n d a n a l y s i s
A f t e r t h e c a l c u l a t i o n s w e r e d o n e o n t h e m o d e l i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , m a n u a l c a l c u l a t i o n s w e r e d o n e f o r
v a l i d a t i o n . I n o r d e r t o v e r i f y t h e c a p a c i t y o f e a c h e l e m e n t , E N E R C A L C w a s u s e d t o m a k e u p f o r t h e f u n c t i o n o f
R o b o t . R e s u l t s o f c a l c u l a t i o n s , a l o n g w i t h a n e x i s t i n g b r i e f r e p o r t o f f e r e d b y D a v i d C o c k e , w e r e c o m b i n e d f o r n e x t
s t e p a n a l y s i s . C o c k e i s t h e s t r u c t u r e e n g i n e e r r e s p o n s i b l e f o r s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t i n t h e r e h a b i l i t a t i o n p r o j e c t i n
2 0 1 2 .
4 . 5 . 1 R e s u l t s o f t h e s i m u l a t i o n
T h e r e s u l t s o f m a n u a l c a l c u l a t i o n s a r e S M 1 e q u a l s t o 1 . 0 3 5 , S M S e q u a l s t o 2 . 0 4 . A n d S D S i s 1 . 3 6 a n d S D 1 i s 0 . 6 9 . A s
f o r C s , t h e d e f i n i t i o n o f w h i c h i s “ s e i s m i c r e s p o n s e c o e f f i c i e n t . ” I t i s d e t e r m i n e d b y e q u a t i o n s 4 . 5 - 1 a n d 4 . 5 - 2 i n
A S C E 7 - S e c t i o n 1 2 . 5 . 1 . T h e C S v a l u e g o t t e n f r o m 4 . 6 - 1 s h a l l n o t b e b i g g e r t h a n t h a t c a l c u l a t e d b y 4 . 5 - 2 , n e i t h e r b e
l e s s t h a n 0 . 0 1 ( A S C E 7 ) . T h e C S v a l u e c a l c u l a t e d b y 4 . 5 - 2 i s c o n s i d e r e d a s C S m a x . A f t e r p l u g g i n g i n t o t h e v a l u e o f
S D S , R a n d I w h i c h i s I e m e n t i o n e d a b o v e , i n t o t h e e q u a t i o n 4 . 5 - 1 , t h e v a l u e o f C S i s c o m p u t e d t o b e 0 . 9 1 .
C S ( 4 . 5 - 1 )
C S ( 4 . 5 - 2 )
A S C E 7 - S e c t i o n 1 2 . 8 . 1 . 1
T o c a l c u l a t e C S m a x , t h e v a l u e o f T n e e d s t o b e w o r k e d o u t f i r s t . T i s d e f i n e d a s “ t h e f u n d a m e n t a l p e r i o d ” o f t h e
b u i l d i n g a n d a c c o r d i n g t o A S C E 7 - S e c t i o n 1 2 . 8 . 2 T a w h i c h i s “ a p p r o x i m a t e f u n d a m e n t a l p e r i o d , , i s a l l o w e d t o b e
u s e d i n e q u a t i o n 4 . 5 - 2 . T o w o r k o u t t h e v a l u e o f T a , e q u a t i o n 4 . 5 - 3 i s u s e d , w h e r e C t m e a n s b u i l d i n g p e r i o d
c o e f f i c i e n t . C t i s d e t e r m i n e d b y t h e s t r u c t u r e t y p e b a s e d o n A S C E 7 - T a b l e 1 2 . 8 - 2 , 0 . 0 2 i s t h e v a l u e b e i n g u s e d o n
t h i s s t r u c t u r e . I n t h e p a r a m e t e r , m e a n s t h e h e i g h t o f t h e b u i l d i n g o n t h e g r o u n d l e v e l , a n d x i s a l s o
d e t e r m i n e d b y t h e s t r u c t u r e t y p e b a s e d o n A S C E 7 - T a b l e 1 2 . 8 - 2 w i t h C t ( A S C E 7 ) . T h e v a l u e o f x i s 0 . 7 5 i n t h i s
c a s e . P l u g g i n g t h e v a l u e s o f C t a n d i n t o t h e e q u a t i o n 4 . 5 - 3 , t h e r e s u l t a p p e a r e d t o b e 0 . 2 2 7 s e c o n d . A f t e r
f i g u r i n g o u t t h e v a l u e o f T , t h e r e s u l t o f e q u a t i o n 4 . 5 - 2 i s c a l c u l a t e d t h a t t h e v a l u e o f C S m a x i s 2 . 0 2 . M a k i n g s u r e t h a t
t h e v a l u e o f C S w h i c h i s 0 . 9 1 , l i e s b e t w e e n t h e r a n g e o f 0 . 0 1 a n d 2 . 0 2 .
5 4
T a ( 4 . 5 - 3 )
A S C E 7 - S e c t i o n 1 2 . 8 . 2
C o m p a r i n g r e s u l t s g o t t e n f r o m m a n u a l c a l c u l a t i o n s w i t h t h o s e o b t a i n e d f r o m R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , t h e v a l u e s
a r e a l l c o n s i s t e n t , m e a n i n g t h a t i n p u t s a r e c o r r e c t a n d s i m u l a t i o n s t h a t w e r e r u n b a s e d o n t h e m a r e c o n v i n c i n g ( F i g .
4 . x ) .
T h e s t r u c t u r a l m o d e l w a s d i v i d e d a s f o u r s t o r i e s . H o w e v e r , S t o r y 1 r e f e r s t o c r a w l s p a c e , a n d S t o r y 4 i s a t t h e r o o f .
S o t h e s e i s m i c w e i g h t o f t h e s t r u c t u r e i s 1 7 . 6 0 k i p . B a s e s h e a r f o r c e V i s a l s o f i g u r e d o u t b a s e d o n t h e e q u a t i o n 4 . 5 - 4 .
P l u g g i n g t h e v a l u e o f C S w h i c h i s 0 . 9 1 a s m a n u a l c a l c u l a t i o n a n d s e i s m i c w e i g h t w h i c h i s 1 7 . 6 0 a s m e a s u r e d b y t h e
s o f t w a r e p r o g r a m , t h e f i n a l r e s u l t i s 1 5 . 9 6 k i p , c l o s e t o w h a t i s c a l c u l a t e d b y R o b o t .
V = C S W ( 4 . 5 - 4 )
T h e p a r a m e t e r s h a v e a l l b e e n c h e c k e d , a n d t h e y a r e v a l i d t o u s e o n t h e n e x t s t e p .
F i g . 4 . x R e s u l t s o f s i m u l a t i o n s r u n i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s
A c c o r d i n g t o t h e v a l u e o f b a s e s h e a r p r o v i d e d b y R o b o t , t h e l o a d i m p o s e d o n e a c h c o l u m n c a n b e c o n f i r m e d
a f t e r w a r d s . T o c a l c u l a t e t h e d i s t r i b u t i o n o f b a s e s h e a r f o r c e o n e a c h f l o o r , t h e m o d e l w a s s i m p l i f i e d a s a t w o - s t o r y
h o u s e w i t h f l a t r o o f s ( F i g . 4 . 1 0 ) . T h e r e a l h e i g h t o f t h e f i r s t f l o o r i s 9 . 3 5 f e e t , a n d t h e r o o f h e i g h t i s 1 . 7 f e e t . I n t h i s
c a s e , t h e h e i g h t o f t h e s i m p l i f i e d f i r s t f l o o r w a s s e t t o b e t h e s u m o f t h e h e i g h t o f t h e r e a l g r o u n d f l o o r a n d t h e m i d -
v a l u e o f t h e r o o f h e i g h t , w h i c h i s 1 0 . 2 f e e t . B y t h e s a m e m e t h o d , t h e h e i g h t o f t h e s e c o n d f l o o r i n t h e s i m p l i f i e d
m o d e l w a s s e t t o b e 1 3 . 0 5 f e e t . F o r t h e c r a w l s p a c e , t h e r e i s n o c h a n g e , a n d t h e h e i g h t o f i t i s s t i l l 1 . 5 f e e t .
5 5
F i g . 4 . 1 0 T h e s i m p l i f i e d m o d e l f o r m a n u a l c a l c u l a t i o n s
T h e e q u a t i o n 4 . 5 - 5 w a s u s e d t o c a l c u l a t e t h e d i s t r i b u t i o n o f b a s e s h e a r o n t h e f i r s t f l o o r , t h e s e c o n d f l o o r , a n d t h e
r o o f . w i m e a n s t h e s e i s m i c f l o o r w e i g h t , h i m e a n s t h e f l o o r h e i g h t , w h i c h i s p o i n t e d a t t h e d i s t a n c e f r o m t h e f l o o r t o
t h e g r o u n d . P l u g g i n g t h e v a l u e s t h a t W 1 i s 7 . 2 6 k i p , h 1 i s 1 . 5 f e e t , W 2 i s 8 . 3 4 k i p , h 2 i s 1 1 . 7 f e e t , W r o o f i s 5 . 6 3 k i p ,
h r o o f i s 2 4 . 7 5 f e e t i n t o t h e e q u a t i o n 4 . 5 - 5 , t h e r e s u l t t u r n e d o u t t o b e t h a t Q t 1 e q u a l s t o 0 . 0 6 8 k i p , Q t 2 e q u a l s t o 4 . 7 7 3
k i p a n d Q t r o o f e q u a l s t o 1 4 . 4 1 7 k i p . T h e v a l u e o f Q t 1 i s a s o s m a l l v a l u e t h a t i t w a s n o t b e i n g c o n s i d e r e d t o h a v e
c o l u m n s w i t h t h e w o r s t l o a d d u r i n g t h e f o l l o w i n g s t e p s .
Q t ( 4 . 5 - 5 )
C l a u s e 7 . 7 . 1 , I S 1 8 9 3 - 2 0 0 2
W h e n f i g u r i n g o u t w h i c h f r a m e h a s t h e b i g g e s t l o a d , a t r i b u t a r y a r e a w a s u s e d . S i n c e t h e d i a p h r a g m s i n t h e h o u s e
a r e p l y w o o d a n d w o o d f l o o r s , t h e y a r e c o n s i d e r e d a s f l e x i b l e d i a p h r a g m s . T h u s t h e e q u a t i o n 4 . 5 - 6 w a s u s e d t o f i n d
o u t t h e f r a m e w i t h t h e w o r s t l o a d . T o t a l a r e a i n t h e e q u a t i o n m e a n s t h e a r e a o f o n e f l o o r w h e r e t h e f r a m e s a r e
s t a n d i n g , r a t h e r t h a n t h e t o t a l a r e a o f t h e w h o l e h o u s e . A c c o r d i n g t o t h e d r a w i n g s s h o w e d , F r a m e C h a s t h e l a r g e s t
t r i b u t a r y a r e a r a t i o o n t h e f i r s t f l o o r a n d F r a m e 6 h a s t h e b i g g e s t t r i b u t a r y a r e a r a t i o o n t h e s e c o n d f l o o r ( F i g . 4 . 1 1 ) .
T r i b u t a r y a r e a o f F r a m e C o n t h e f i r s t f l o o r i s 3 2 8 . 4 2 8 s f a n d t h a t o f F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r i s 2 3 2 . 5 4 s f . T o t a l
a r e a o f t h e f i r s t f l o o r i s 1 1 2 1 . 4 6 s f , a n d t h a t o f t h e s e c o n d f l o o r i s 4 6 5 . 0 5 s f . A s a r e s u l t , t h e b a s e s h e a r o n t h e F r a m e
C o f t h e f i r s t f l o o r t u r n e d o u t t o b e 1 . 4 k i p a n d t h a t o n t h e F r a m e 6 o f t h e s e c o n d f l o o r a p p e a r e d t o b e 7 . 2 k i p .
L o a d = V f l o o r ( 4 . 5 - 6 )
5 6
F i g . 4 . 1 1 T r i b u t a r y a r e a o f F r a m e C o n t h e f i r s t f l o o r ( L e f t )
T r i b u t a r y a r e a o f F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r ( R i g h t )
4 . 5 . 2 A n a l y s i s
A s f o r F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r , a c c o r d i n g t o t h e s e c t i o n A - A , t h e s t r u c t u r e o f t h e F r a m e 6 c a n b e s e e n ( F i g .
4 . 1 2 ) . S i n c e t h e s h e a r f o r c e i m p o s i n g o n t h e F r a m e 6 t o t a l l y i s 7 . 2 k i p , b a s e d o n t h e t r i b u t a r y a r e a o f e a c h c o l u m n
t h a t i s r e s p o n s i b l e f o r , t h e c o l u m n s i m p o s e d w i t h t h e b i g g e s t l o a d s a r e t w o s t a n d i n g i n t h e m i d d l e , e a c h o f t h e m w a s
l o a d e d w i t h 2 . 4 k i p a s l a t e r a l f o r c e . W i t h r e s p e c t t o t h e f o u r c o l u m n s o f F r a m e 6 , w h i c h a r e c o l u m n s B 6 , C 6 , D 6 ,
a n d F 6 . C o l u m n s B 6 a n d F 6 a r e s t a n d i n g o n t h e e d g e o f t h e f r a m e , a l o n g w i t h C 6 a n d D 6 s t a n d i n g i n t h e m i d d l e .
T h e d i s t a n c e b e t w e e n a d j a c e n t c o l u m n s w a s m e a s u r e d t o b e a l m o s t t h e s a m e , i n w h i c h c a s e t h e y w e r e r e g a r d e d a s
a r r a n g e d e q u i d i s t a n t l y . A s s u m e d t h a t t h e t r i b u t a r y a r e a s o f B 6 a n d F 6 a r e K r e s p e c t i v e l y , t h e t r i b u t a r y a r e a s o f C 6
a n d D 6 w o u l d b e 2 K , r e s p e c t i v e l y i n t h i s c a s e . T h u s , C 6 a n d D 6 w o u l d b e i m p o s e d w i t h t h e b i g g e s t l a t e r a l s e i s m i c
b a s e s h e a r , w h i c h w a s 2 . 4 k i p i n d i v i d u a l l y . T r i b u t a r y l o a d c a l c u l a t i o n i s i n c l u d e d i n A p p e n d i x A .
F i g . 4 . 1 2 A - A S e c t i o n o f t h e p l a n v i e w , s h o w i n g t h e s t r u c t u r e o f F r a m e C
O n t h e b a s i s o f t h e r e s u l t s p r o v i d e d b y R o b o t a n d m a n u a l c a l c u l a t i o n s , t h e l a t e r a l s e i s m i c l o a d o f t h e w o r s t c o l u m n
i s 2 . 4 k i p , t h e d e a d l o a d i m p o s e d o n t h e c o l u m n s a r e s e l f - w e i g h t a n d t h e w e i g h t o f b e a m s a s w e l l a s t h e s l a b s . S i n c e
t h e u n i t w e i g h t o f t h e m a t e r i a l A l a s k a c e d a r i s 0 . 0 3 k i p / ( f t ^ 3 ) p r o v i d e d b y R o b o t , a c c o r d i n g t o t h e s i z e o f t h e c o l u m n
a l o n g w i t h t h e s l a b , t h e s e l f - w e i g h t o f t h e c o l u m n w a s w o r k e d o u t a s 0 . 0 6 5 k i p e a c h . T h e l o a d i m p o s e d b y t h e
w e i g h t o f t h e b e a m a n d t h e s l a b o n F r a m e 6 w a s 0 . 3 7 1 k i p , i t b e i n g a s s i g n e d o n e a c h c o l u m n b a s e d o n i t s t r i b u t a r y
a r e a o f t h e f r a m e a n d t h e c o l u m n a f t e r w a r d s i n E N E R C A L C . O t h e r l o a d v a l u e s w e r e o f f e r e d b y R o b o t a s w e l l ,
5 7
w h e r e d i r e c t i o n X i s p a r a l l e l t o t h e F r a m e 6 a n d d i r e c t i o n Y i s p a r a l l e l t o t h e F r a m e C ( F i g . 4 . 1 3 ) . I n p u t t i n g t h e s e
v a l u e s a l o n g w i t h m a t e r i a l s a n d h e i g h t n u m b e r i n t o E N E R C A L C a n d c h e c k i f t h e c a p a c i t y e x c e e d s t h e l o a d s .
F i g . 4 . 1 3 L o a d o n t h e C o l u m n D 6 u n d e r t h e s e i s m i c m o d a l b a s e d o n A S C E 7 - 1 0 / I B C - 2 0 1 2 ( D i r e c t i o n X - U p p e r )
( D i r e c t i o n Y - B o t t o m )
T h m a t e r i a l l i b r a r y i n t h e E N E R C A L C o f f e r e d p r o p e r t i e s a n d r e l a t e d d a t a o f A l a s k a c e d a r , w h e r e t w o s e t s o f d a t a
c a n b e s e l e c t e d . B e c a u s e i t i s h a r d t o m a k e s u r e w h i c h s e t o f d a t a s u i t s t h e r e a l m a t e r i a l u s e d o n t h e h o u s e m o r e , t h e
s e t w i t h s m a l l e r c a p a c i t y n u m b e r s w a s a p p l i e d f o r i n s u r a n c e a n d s a f e t y r e a s o n s . T h e s i z e o f a l l t h e c o l u m n s u s e d o n
m o d e l s i n R e v i t , R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s a n d E N E R C A L C w a s 4 × 6 , a l o n g w i t h t h e s i z e 4 × 4 w a s u s e d o n a l l t h e
b e a m s o f a l l t h e m o d e l s u s e d f o r s t r u c t u r a l a n a l y s i s . T h e c o l u m n s o f F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r w e r e f i x e d o n t h e
t o p a n d t h e b o t t o m , w h e r e c o l u m n s o f F r a m e C w e r e a r r a n g e d i n t h e s a m e w a y . T h e h e i g h t o f t h e c o l u m n w a s s e t a s
1 3 . 0 2 f e e t , b a s e d o n t h e v a l u e s i m p o r t e d i n t o E N E R C A L C , a r e s u l t c o m i n g o u t a f t e r c a l c u l a t i o n s ( F i g . 4 . 1 4 ) .
T h e l o a d i m p o s e d o n t h e c o l u m n e x c e e d s i t s c a p a c i t y , m e a n i n g t h a t t h e c o l u m n s C 6 a n d D 6 w o u l d f a i l . S e c o n d
w o r s t p a r t e l e m e n t s i n t h e w h o l e b u i l d i n g w e r e c o l u m n B 6 a n d F 6 o f t h e F r a m e 6 . T h e s h e a r f o r c e l o a d e d o n t h e m i s
1 . 2 k i p r e s p e c t i v e l y . I n p u t t i n g t h e i r v a l u e s i n t o E N E R C A L C , a s w h a t h a v e d o n e o n c o l u m n s C 6 a n d D 6 , t h e r e s u l t
t u r n e d o u t t h a t c o l u m n B 6 a n d F 6 w o u l d n o t f a l l w h e n i m p o s e d w i t h s h e a r f o r c e f r o m d i r e c t i o n X . H o w e v e r , i f
c o l u m n B 6 a n d F 6 i m p o s e d w i t h b a s e s h e a r f r o m d i r e c t i o n Y , t h e y w o u l d f a l l t o o .
F i g . 4 . 1 4 T h e r e s u l t o f c o l u m n D 6 o n t h e s e c o n d f l o o r o f f e r e d b y E N E R C A L C
C o l u m n s B 6 a n d F 6 w e r e i n c l u d e d i n F r a m e B a n d F r a m e F o f Y d i r e c t i o n , w h e n c a l c u l a t i n g t h e p e r f o r m a n c e o n t h e
s i n g l e c o l u m n s , b a s e s h e a r f r o m t w o l a t e r a l d i r e c t i o n s b e i n g c o u n t e d . B u t w h e n c a l c u l a t i n g t h e b a s e s h e a r o n o n e
5 8
f r a m e s y s t e m , f o r c e o f o n e d i r e c t i o n w a s c o n s i d e r e d . A s f o r c o l u m n s C 6 a n d D 6 , t h e y f a l l b e f o r e c o n s i d e r i n g b a s e
s h e a r f r o m Y d i r e c t i o n . T o f i g u r e o u t w h a t w o u l d h a p p e n o n c o l u m n s o f t h e s e c o n d f l o o r , m o r e c a l c u l a t i o n s w e r e
d o n e o n r e s t c o l u m n s . W i t h r e s p e c t t o F r a m e 9 , i n c l u d i n g c o l u m n s B 9 , C 9 a n d D 9 , t h e y w o u l d a l l f a i l w h e n b e i n g
i m p o s e d w i t h b a s e s h e a r f r o m d i r e c t i o n X a n d Y . A s f o r F r a m e 5 , c o l u m n s C 5 a n d D 5 w o u l d f a i l w i t h b a s e s h e a r
f r o m t w o d i r e c t i o n s , w h i l e B 5 a n d F 5 n a r r o w l y a v o i d t h e f a i l u r e . T h e c a p a c i t y o f c o l u m n s j u s t e x c e e d s t h e l o a d s o n
t h e m ( F i g . 4 . 1 5 ) . C o l u m n B 7 i s i s o l a t e d o n t h e s e c o n d f l o o r , b e i n g t h e o n l y c o l u m n o n a x i s 7 , w o u l d b e d e s t r o y e d
t o o . H o w e v e r , a f t e r a l l m a n u a l c a l c u l a t i o n s , a l o n g w i t h e v a l u a t i o n s d o n e b y E N E R C A L C , t h e r e s u l t i s t h a t a l l
c o l u m n s w o u l d f a i l , e x c e p t B 5 a n d F 5 .
F i g . 4 . 1 5 T h e r e s u l t o f c o l u m n B 5 o n t h e s e c o n d f l o o r o f f e r e d b y E N E R C A L C
O n t h e f i r s t f l o o r , F r a m e C i s c o n s i d e r e d a s t h e w o r s t p a r t . A s b e i n g c a l c u l a t e d b e f o r e , Q t 2 e q u a l s t o 4 . 7 7 3 k i p .
B a s e d o n t h e t r i b u t a r y a r e a a n d t h e m e t h o d u s e d t o a n a l y z e F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r , c o l u m n C 6 h a s t h e l a r g e s t
b a s e s h e a r o n t h e f i r s t f l o o r , C 5 h a s t h e s e c o n d l a r g e s t b a s e s h e a r . D e a d l o a d i m p o s i n g o n t h e c o l u m n w a s c a l c u l a t e d
b y h a n d a s w e l l t h a t s e l f w e i g h t o f t h e c o l u m n w a s 0 . 0 5 3 k i p . T h e d e a d l o a d i m p o s e d b y b e a m s , s l a b s a n d c o l u m n s
o f t h e s e c o n d f l o o r o n c o l u m n C 5 i s 1 . 5 7 6 k i p . T h e r e s u l t c a l c u l a t e d b y E N E R C A L C r e v e a l s t h a t c o l u m n C 5 i s v e r y
s a f e i m p o s e d w i t h t h e d e a d l o a d a n d l a t e r a l b a s e s h e a r o f 0 . 9 1 4 k i p f r o m d i r e c t i o n X a n d Y ( F i g . 4 . 1 6 ) . I n t h i s c a s e ,
c o n s i d e r i n g C 5 i s t h e w o r s t e l e m e n t w i t h t h e r e s u l t o f b e i n g s t a b l e , i t c a n b e c o n c l u d e d t h a t o t h e r c o l u m n s o n t h e
f i r s t g r o u n d a n d c r a w l s p a c e a r e f i r m a n d s t a b l e .
F i g . 4 . 1 6 T h e r e s u l t o f c o l u m n C 5 o n t h e f i r s t f l o o r o f f e r e d b y E N E R C A L C
4 . 5 . 3 R i s k a s s e s s m e n t a n d s e i s m i c c o n c l u s i o n
A f t e r r u n n i n g t h e s i m u l a t i o n s o n t h e m o d e l , a l o n g w i t h m a n u a l c a l c u l a t i o n s , t h e w e a k e s t p a r t o f t h e b u i l d i n g w a s
f o u n d o u t t h a t m o s t c o l u m n s o n t h e s e c o n d f l o o r a r e r i s k y e x c e p t c o l u m n s B 5 a n d F 5 . C o l u m n s o n t h e f i r s t f l o o r a r e
c o n s i d e r e d t o b e s a f e b a s e d o n t h e r e s u l t s o f f e r e d b y E N E R C A L C . H o w e v e r , t h e h i s t o r y o f t h e J a p a n e s e H o u s e
c o u l d b e d a t e d b a c k t o m o r e t h a n o n e h u n d r e d y e a r s a g o , a n d m a t e r i a l s u s e d o n t h e m a r e n e v e r r e p l a c e d , w h i c h a r e
r e g a r d e d a s o n e o f t h e f e a t u r e s o f t h i s h i s t o r i c b u i l d i n g s . S o t h a t f o r c o n s e r v a t i o n c o n s i d e r a t i o n , t h e m a t e r i a l s o f t h e
s t r u c t u r e s a r e s t i l l t h o s e b e i n g s h i p p e d f r o m J a p a n a t t h e v e r y b e g i n n i n g . U n d e r t h i s c i r c u m s t a n c e , t h e c h a n c e s f o r
c o l u m n s B 5 a n d F 5 o n t h e s e c o n d f l o o r n o t t o f a i l c a n n o t b e s u r e . T h e c a l c u l a t i o n s o f t h e m p o i n t o u t t h a t t h e y a r e
c l o s e t o b e d e s t r o y e d , w h i l e i n v i e w o f t h e s i t u a t i o n l i k e m a t e r i a l s a g i n g o r d e c a y , c o l u m n s B 5 a n d F 5 m a y f a l l a p a r t
w i t h o t h e r c o l u m n s o n t h e s e c o n d f l o o r i n a c o d e - l e v e l e a r t h q u a k e .
5 9
T h e f e a t u r e o f t r a d i t i o n a l a n c i e n t C h i n e s e a n d J a p a n e s e H o u s e i s t h a t n o s h e a r w a l l s a r e s t a n d i n g i n t h e
b u i l d i n g s . T h e b u i l d i n g s w o u l d s h a k e i n t h e e a r t h q u a k e s , b u t t h e j o i n t s ( d o u g o n g ) w o u l d m a k e a d j a c e n t e l e m e n t s
c o n n e c t e d t i g h t e r a n d t i g h t e r d u r i n g t h e m o v e m e n t d u e t o t h e s t r u c t u r e o f t e n o n a n d m o r t i s e . P a r t i t i o n w a l l s w o u l d
f a l l d o w n a n d p e o p l e w o u l d b u i l d t h e m a g a i n a f t e r t h e e a r t h q u a k e . H o w e v e r , f r a m e s w i t h o u t s h e a r w a l l s l i k e t h e s e
s t i l l h a v e t h e i r e x t r e m e l i m i t , f o r e x a m p l e a s w h a t h a p p e n e d o n c o l u m n s o f t h e s e c o n d f l o o r . T o r e i n f o r c e t h e
s t r u c t u r e o f t h e h o u s e , s h e a r w a l l s m u s t b e a d d e d o n t h e b u i l d i n g s , a s w e l l a s c o n n e c t i o n s e n h a n c e m e n t . C o l u m n s ,
b e a m s a n d o t h e r s t r u c t u r e s s h o u l d b e c h e c k e d t o m a k e s u r e t h e r e i s n o d e c a y o n t h e m a t e r i a l s . T o f i g u r e a b o u t w h a t
m a g n i t u d e o f t h e e a r t h q u a k e w o u l d d e s t r o y t h e b u i l d i n g s t r u c t u r e s t i l l n e e d s m o r e f u t u r e w o r k .
T h e h o u s e w a s r e n o v a t e d i n i n 2 0 1 2 , a n d t h e s t r u c t u r a l s y s t e m w a s s t r e n g t h e n e d . D u r i n g t h e r e h a b i l i t a t i o n
c o n s t r u c t i o n i n 2 0 1 2 , s o m e j o i n t s a n d s t r u c t u r e s w e r e s t r e n g t h e n e d . A c c o r d i n g t o t h e f i l e o f f e r e d b y D a v i d C o c k e ,
t h e w e a k n e s s e s e x i s t i n g o n t h e h o u s e i n c l u d e t h r e e m a i n a s p e c t s , w h i c h a r e f o u n d a t i o n i s s u e s , i n s u f f i c i e n t s h e a r
c a p a c i t y , a n d e x t e r i o r e l e m e n t s a g i n g ( C o c k e , n . d . ) . T h e f o u n d a t i o n o f t h e h o u s e w a s b u r i e d , a n d t h e s c a l e o f i t w a s
c o n s i d e r e d a s t o o s m a l l , r e s u l t i n g a n o t h e r p r o b l e m t h a t s o i l c o n t a c t o f t h e f o u n d a t i o n w a s n o t e n o u g h . I n t h e
m e a n t i m e , t h e r e w e r e n o r i g i d c o n n e c t i o n s b e t w e e n t i m b e r s b e i n g o b s e r v e d . A s f o r s h e a r c a p a c i t y , i t w a s i n a d e q u a t e
i n c r a w l s p a c e a n d o n t h e f i r s t f l o o r . W h a t ’ s m o r e , e x t e r i o r f a c i l i t y a n d d e c o r a t i o n s w e r e a g e d i n p a s t y e a r s , w h i c h
n e e d t o b e r e t r e a d e d a n d s t r e n g t h e n e d ( C o c k e , n . d . ) .
A t t h i s p o i n t , s e v e r a l s t r a t e g i e s w e r e a p p l i e d . F o r e x a m p l e , s o i l w a s r e g a r d e d a r o u n d t h e f o u n d a t i o n s , c o n c r e t e w a s
u s e d t o s t r e n g t h e n s o i l c o n t a c t w i t h t i m b e r f o u n d a t i o n s . A l s o , h a r d w a r e w a s a d d e d b e t w e e n f r a m i n g t i m b e r s i n t h e
c r a w l s p a c e , w h i l e s t r u c t u r e s l i k e c r i p p l e w a l l s w e r e a t t a c h e d w i t h n e w p l y w o o d o n t h e i n t e r i o r s u r f a c e . W h e n
t a l k i n g a b o u t t h e a t t i c , f r a m i n g h a r d w a r e , s u c h a s S i m p s o n s t r o n g - t i e , w a s a d d e d t o j o i n w o o d e n c o m p o n e n t s .
R e f u r b i s h m e n t w a s d o n e o n e x t e r i o r e l e m e n t s a s w e l l , p l a t f o r m a n d o u t s i d e d e c o r a t i o n s b e i n g m a i n t a i n e d a n d
s t r e n g t h e n e d . A g i n g r a i l i n g s w e r e r e p a i r e d a n d r e i n f o r c e d f o r s e c u r i t y c o n s i d e r a t i o n s ( C o c k e , n . d . ) .
4 . 6 S u m m a r y
T o p r o t e c t a h i s t o r i c b u i l d i n g , m a n y f a c t o r s n e e d t o b e c o n s i d e r e d . A b i g t h r e a t t o t h e s e b u i l d i n g s i s s t r u c t u r e f a i l u r e
o r d a m a g e b y e a r t h q u a k e s . T h u s b u i l d i n g s t r u c t u r e s n e e d s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t f o r t h o s e l o c a t e d i n s e i s m i c z o n e s .
A s f o r t h e J a p a n e s e H o u s e i n t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y , w h i c h i s l o c a t e d i n L o s A n g e l e s , i t s s t r u c t u r e i s m a d e o f w o o d
a n d i t h a s b e e n b u i l t m o r e t h a n o n e h u n d r e d y e a r s a g o . B o t h a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a n d s t r u c t u r a l m o d e l s w e r e b u i l t t o
s t u d y a b o u t i t . S e i s m i c s i m u l a t i o n s w e r e r u n i n a v i r t u a l e n v i r o n m e n t o n t h e s t r u c t u r a l m o d e l t o s t u d y t h e b u i l d i n g
p e r f o r m a n c e u n d e r t h e c o d e - b a s e d e a r t h q u a k e l o a d s .
W h e n d e s i g n i n g t h e t e s t , t h e s t r u c t u r e m o d e l s i n c l u d e d e l e m e n t s l i k e b e a m s , s l a b s , a n d c o l u m n s , w h i l e w a l l s w e r e
n o t i n c l u d e d s i n c e t h e r e a r e n o s h e a r w a l l s i n i t . I t i s b e c a u s e t h a t a l l t h e w a l l s a r e p a r t i t i o n w a l l s , w h i c h i s a b i g
f e a t u r e o f w o o d e n s t r u c t u r e b u i l d i n g i n C h i n a a n d J a p a n . B u i l d i n g s l i k e t h e m l a c k e n o u g h s h e a r c a p a c i t y , t e n d i n g t o
l e a d t o t h e c o l u m n s b e i n g d a m a g e d . B e a m s i n t h e t e s t w e r e n o t k e y s i n c e t h e y a r e n o t a f f e c t e d m u c h b y b a s e s h e a r
f o r c e ; t h e y w e r e b e i n g u s e d t o t r a n s m i t t h e g r a v i t y l o a d r a t h e r t h a n b e a r l a t e r a l l o a d . T h e c o l u m n s w e r e t e s t e d a l o t
s i n c e d i s t r i b u t e d b a s e s h e a r i s i m p o s e d o n t h e m . T h e w e a k e s t p a r t o n t h e s t r u c t u r e i s t h e s e c o n d f l o o r . C o l u m n s o n
t h e s e c o n d f l o o r w e r e t e s t e d a n d i n d i c a t e d t h a t m o s t o f t h e m w o u l d f a l l , t w o o f t h e m h a v i n g t h e r i s k t o b e d e s t r o y e d
a s w e l l . F r o m c o l u m n s o f F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r , o t h e r c o l u m n s w o u l d f a l l u n d e r a n e a r t h q u a k e ( a c c o r d i n g t o
t h e c o d e – t h e s e v e r i t y o f t h e e a r t h q u a k e f o r t h e a m o u n t o f d a m a g e c o u l d n o t b e a s s e s s e d i n t h e s o f t w a r e u s e d ) . A n d
c o l u m n s o n t h e f i r s t f l o o r a n d c r a w l s p a c e h a v e a q u i t e s t a b l e p e r f o r m a n c e . T o d e a l w i t h t h e s t r u c t u r e f a i l u r e l i k e
t h i s , s h e a r w a l l s n e e d t o b e a d d e d i n , c o n n e c t i o n s b e t w e e n t h e s t r u c t u r e f o u n d a t i o n a n d s o i l , a s w e l l a s j o i n t s a n d
m a t e r i a l s e n h a n c e m e n t s .
D e s p i t e t h a t t h e r e a r e s o m e l i m i t a t i o n s a n d i s s u e s o n t h e s i m u l a t i o n s a n d c a l c u l a t i o n s c a u s e d b y s o f t w a r e e r r o r s a n d
l i m i t e d a c c e s s t o d e t a i l e d s t r u c t u r a l d r a w i n g s , t h e r e s u l t o f t h e t e s t s a r e s t i l l u s e f u l a n d w i t h a s t r u c t u r a l e n g i n e e r t o
m o r e t h o r o u g h l y e x p l a i n t h e r e s u l t s , p r o v i d e t h e h i s t o r i c c o n s e r v a t i o n i s t i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n f o r a s s e s s i n g
p o t e n t i a l , f u t u r e d a m a g e t o t h e J a p a n e s e H o u s e .
6 0
5 . C A S E S T U D Y : T H I E N H A U T E M P L E A N D T U T O R I A L L A S E R S C A N N I N G M O D E L S
C h a p t e r 5 i n t r o d u c e s o t h e r m e t h o d s o f d a t a c o l l e c t i o n a n d m o d e l g e n e r a t i o n a n d t h e n m a k e s c o m p a r i s o n s a m o n g
t h e m . T h r e e w a y s a r e i n c l u d e d f o r m o d e l ’ s g e n e r a t i o n f o r c r e a t i n g b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s : m a p p i n g d r a w i n g s ,
p h o t o g r a m m e t r y , a n d l a s e r s c a n n i n g . C a s e s t u d i e s o f t w o d i f f e r e n t b u i l d i n g s a r e d e s c r i b e d . I t w a s i n t e n d e d t o u s e t h e
J a p a n e s e H o u s e , b u t p e r m i s s i o n w a s n o t g r a n t e d .
5 . 1 R e q u i s i t e r e s o u r c e s
T h e r e a r e t h r e e t y p e s o f m o d e l s b u i l t i n t h e c a s e s t u d i e s o f T h i e n H a u T e m p l e a n d t u t o r i a l l a s e r s c a n n i n g m o d e l s
( F i g . 5 . 1 ) . W i t h r e s p e c t t o t h e T h i e n H a u T e m p l e , r e s o u r c e s i n c l u d i n g p h o t o s a n d a r c h i t e c t u r a l d r a w i n g s w e r e
n e e d e d t h a t p r o v i d e d i n f o r m a t i o n l i k e m a t e r i a l s , s h a p e s a n d g e o m e t r y , a s w e l l a s d e t a i l s t o t h e n e x t s t e p o f b u i l d i n g
a m o d e l . A s f o r t h e p r o c e s s o f m a k i n g m a p p i n g d r a w i n g s , m o r e i n f o r m a t i o n w a s g a i n e d b y t a l k i n g w i t h v o l u n t e e r s
i n t h e t e m p l e , w h i c h w a s a l s o l i m i t e d a n d c o u l d o n l y b e u s e d f o r a r e f e r e n c e w h e n m a p p i n g t h e b u i l d i n g . P h o t o s
w e r e a l s o a p p l i e d a s a r e f e r e n c e w h e n b u i l d i n g a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l . W h e n c r e a t i n g t h e p h o t o g r a m m e t r y
m o d e l o f t h e s a m e b u i l d i n g , p h o t o s w e r e u s e d a s t h e o n l y r e s o u r c e s t o b u i l d t h e 3 D m o d e l s , p r o v i d i n g i n f o r m a t i o n
l i k e t e x t u r e a n d f o r m a s w e l l a s t h e s u r r o u n d i n g l a n d s c a p e .
W i t h r e s p e c t t o t h e t u t o r i a l 3 D s c a n n i n g m o d e l s , f e a t u r e s o f t h e b u i l d i n g , s u c h a s t e x t u r e a n d g e o m e t r y , w e r e
g a t h e r e d . N o t o n l y w a s a n a r c h i t e c t u r a l m o d e l g e n e r a t e d t h r o u g h t h e w a y o f l a s e r s c a n n i n g , b u t a l s o a c o r r e s p o n d i n g
s t r u c t u r a l m o d e l w a s a v a i l a b l e . F r a m e s , a l o n g w i t h s t r u c t u r a l w a l l s , c a n b e o b s e r v e d i n s u c h a s t r u c t u r a l m o d e l .
F i g . 5 . 1 T h e d i a g r a m o f r e q u i s i t e d a t a m a r c h e d w i t h c o r r e s p o n d i n g m o d e l s
5 . 2 R e v i t o f T h i e n H a u T e m p l e
N o e x i s t i n g d r a w i n g s w e r e p r o v i d e d b y t h e s t a f f o r o w n e r s o f t h e T h i e n H a u T e m p l e . S o , t h e b u i l d i n g w a s m a p p e d
( m e a s u r e m e n t s t a k e n ) , a n d t h e m o d e l w a s g e n e r a t e d b a s e d o n m a p p i n g d r a w i n g s . M a p p i n g d r a w i n g s w e r e d r a w n b y
h a n d ; a f t e r t h a t t h e y w e r e d r a w n i n A u t o C A D a n d s a v e d a s d i g i t a l f i l e s f o r d o c u m e n t a t i o n . T h e C A D f i l e , w h i c h i s
r e f e r r e d a s t h e g e n e r a l p l a n d r a w i n g , w a s t h e n i m p o r t e d i n t o R e v i t d i r e c t l y . I n t h i s c a s e , t h e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n
m o d e l w a s c r e a t e d b a s e d o n C A D d r a w i n g s , a l o n g w i t h p h o t o s u s e d a s a r e f e r e n c e . P h o t o s w e r e u s e d a s m a i n
r e s o u r c e s s i n c e s o m e s p e c i a l j o i n t s a r e c o m p l e x . F o r e x a m p l e , a t y p e o f j o i n t s c a l l e d “ d o u g o n g ” i s k n o w n a s a
b r a c k e t s y s t e m i n s t a l l e d b e t w e e n a c r o s s b e a m a n d t h e t o p o f a c o l u m n o r a b e a m p r o p p e d b y c o l u m n s ( F i g . 5 . 2 ) .
O t h e r f e a t u r e s l i k e m a t e r i a l s a n d g e o m e t r i c s h a p e s o f r o o f s a n d r i d g e s w e r e a l s o a d d e d i n t o t h e m o d e l a c c o r d i n g t o
p h o t o s .
6 1
F i g . 5 . 2 “ D o u g o n g ” i n R e v i t ( l e f t ) a n d i n r e a l b u i l d i n g ( r i g h t )
T h e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l o f t h e t e m p l e p r e s e n t s a n o v e r a l l a n d d i r e c t v i e w o f t h e b u i l d i n g , b u t a l s o f u r t h e r
a n a l y s i s c a n b e d o n e o n i t i n t h e v i r t u a l e n v i r o n m e n t i n R e v i t .
5 . 3 P h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e
T h e p h o t o g r a m m e t r y u s e d t o b u i l d t h e m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e w a s b a s e d o n h u n d r e d s o f p i c t u r e s . S i n c e p h o t o s
o f t h e r o o f a r e a l s o n e e d e d t o e s t a b l i s h a c o m p l e t e m o d e l , a d r o n e m a n i p u l a t e d b y J i e J i n w a s u s e d f o r t a k i n g p h o t o s
o v e r h e a d t h e b u i l d i n g .
M o r e t h a n t w o h u n d r e d p i c t u r e s w e r e t a k e n b y t h e d r o n e f r o m t h e o r b i t s t h a t w e r e 3 0 m e t e r s a n d 5 0 m e t e r s h i g h
f r o m t h e g r o u n d r e s p e c t i v e l y . T h e d r o n e m o v e d o n t h e o r b i t s w i t h t h e c e n t e r o f T h i e n H a u T e m p l e . A n d
a p p r o x i m a t e l y f o r e v e r y t h r e e d e g r e e s o f r a d i u s a n g l e p a s s e d , o n e p h o t o w a s t a k e n . C o n s i d e r i n g t h e a n g l e o f t h e l e n s ,
e v e r y p h o t o w o u l d h a v e e n o u g h o v e r l a p w i t h t h e o n e s t a k e n b e f o r e i t a n d a f t e r i t . A t t h i s p o i n t , a f t e r c h e c k i n g a l l t h e
p h o t o s , t h e y w e r e i m p o r t e d i n t o R e C a p P h o t o f o r 3 D m o d e l g e n e r a t i o n . T h e 3 D m o d e l w a s b u i l t i n t h i r t y m i n u t e s
a f t e r i m p o r t i n g p h o t o s i n t o t h e s o f t w a r e p r o g r a m . L i m i t e d e d i t s a r e a l l o w e d t o b e d o n e o n t h e m o d e l , f o r e x a m p l e ,
t e x t u r e s a n d g e o m e t r y c a n b e c h a n g e d a n d c o r r e c t e d w i t h s i m p l e t o o l s p r o v i d e d i n R e C a p P h o t o .
5 . 3 . 1 R e C a p P h o t o t o F o r m I t
T o t r a n s f o r m t h i s R e C a p P h o t o p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l , a n o t h e r A u t o d e s k s o f t w a r e
w a s u s e d i n t h e p r o c e s s , F o r m I t . S i n c e R e C a p P h o t o m o d e l c a n n o t b e t r a n s f o r m e d i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l
d i r e c t l y , a n d m o r e d a t a w o u l d b e l o s t w i t h t h e a p p l i c a t i o n o f A u t o C A D , i n t h i s c a s e , F o r m I t w a s u s e d a s a t r a n s i t i o n
t o o l . T h e m o d e l w a s e x p o r t e d f r o m R e C a p P h o t o w i t h t h e f o r m a t o f a n . o b j f i l e . T h i s f i l e w a s t h e n i m p o r t e d i n t o
F o r m I t , w h e r e t h e m o d e l l o s t t e x t u r e d a t a ( F i g . 5 . 3 ) .
F i g . 5 . 3 T h e m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e - R e C a p P h o t o m o d e l
6 2
I n F o r m I t , o t h e r i n f o r m a t i o n o f t h e m o d e l a r e s t i l l p r e s e r v e d , s u c h a s g e o m e t r y a n d l a n d s c a p e . H o w e v e r , t h e t e x t u r e
i n f o r m a t i o n w a s l o s t a f t e r t h e t r a n s i t i o n p r o c e s s ( F i g . 5 . 4 ) . D e s i g n t o o l s s u c h a s a d d i n g s k e t c h e s , a l o n g w i t h e n e r g y
a n a l y s i s i s s u p p o r t e d t o b e d o n e o n t h e m o d e l i n F o r m I t . M a t e r i a l s c a n b e a s s i g n e d o n t h e m o d e l t o m a k e u p f o r t h e
l o s s o f t e x t u r e i n f o r m a t i o n i f p r o p e r m a p s a r e f o u n d . O t h e r i n f o r m a t i o n l i k e g e o g r a p h y d a t a c o u l d b e a d d e d i n t o t h e
m o d e l a s w e l l . T h e m o d e l i s i n t h e f o r m a t o f a m a s s o f e d i t a b l e m e s h e s , w h i c h a l l o w s u s e r s t o e d i t t h e s u r f a c e a n d
t h e s h a p e f o r c o r r e c t i o n .
F i g . 5 . 4 T h e m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e - F o r m I t m o d e l f r o m R e C a p P h o t o
S a v i n g t h e m o d e l f i l e a s a n . A X M f i l e s h o u l d m a k e t h e F o r m I t f i l e c o m p a t i b l e t o R e v i t . T h e l a s t s t e p i s t o i m p o r t
t h e . A X M f i l e i n t o R e v i t . T h e f i l e i s o f a c o m p l e x g e o m e t r i c f e a t u r e , w h i c h m a k e s i t a r e a l l y h u g e d o c u m e n t .
T h e o r e t i c a l l y s p e a k i n g , t h e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l w o u l d b e g e n e r a t e d a f t e r i m p o r t i n g t h e F o r m I t m o d e l i n t o
R e v i t . H o w e v e r , d u e t o t h e f a c t t h e p h o t o g r a m m e t r y m o d e l t h a t w a s p r o c e s s e d i n R e C a p P h o t o h a s t o o m a n y e d g e s
a n d c u r v e s , t h e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l w a s c o u l d n o t b e g e n e r a t e d e v e n a f t e r s e v e r a l h o u r s ( F i g . 5 . 5 ) .
F i g . 5 . 5 E r r o r s h o w n o n R e v i t
O t h e r t r i a l s w e r e d o n e t o t r a n s l a t e t h e p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n R e C a p P h o t o t o R e v i t . T h e p r o b l e m i s t h a t t h e r e i s
n o d i r e c t w a y f o u n d t o i m p o r t a R e C a p P h o t o m o d e l i n t o R e v i t . I n t h i s c a s e , d u r i n g t h e f i r s t t r i a l , t h e m o d e l i n
F o r m I t w a s e x p o r t e d i n t o . d x f f i l e t o s e e i f i t c a n b e i n s e r t e d i n t o R e v i t s u c c e s s f u l l y . H o w e v e r , t h e s o f t w a r e p r o g r a m
s h o w e d a n o t h e r w a r n i n g , n o v a l i d e l e m e n t s f o u n d ( F i g . 5 . 6 ) .
F i g . 5 . 6 E r r o r s h o w n o n R e v i t
6 3
5 . 3 . 2 R e C a p P h o t o t o R e C a p P r o
W h e r e a s , d u r i n g a n o t h e r a t t e m p t , t h a n k s t o t h e s u g g e s t i o n s g i v e n b y B r u c e W h i t e f r o m U S C A D , R e C a p P h o t o t o
R e v i t v i a R e C a p P r o w o r k e d . A c c o r d i n g t o W h i t e ’ s a d v i c e , a p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n R e C a p P h o t o c o u l d b e
t r a n s f e r r e d i n t o a p o i n t c l o u d m o d e l , a n d a p o i n t c l o u d m o d e l c a n b e o p e n e d i n R e C a p P r o . I n t h i s c a s e , t h e
p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n R e C a p P h o t o w a s e x p o r t e d a s a p o i n t c l o u d f i l e ( , p t s ) . T h e . p t s f i l e w a s t h e n i m p o r t e d i n t o
R e C a p P r o a s a s c a n n i n g f i l e , t h e n a p o i n t c l o u d m o d e l w a s g e n e r a t e d i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m ( F i g . 5 . 7 ) . T h e
f o l l o w i n g o p e r a t i o n s w e r e t h e s a m e a s h o w a p o i n t c l o u d m o d e l b e i n g i m p o r t e d i n t o R e v i t , w h i c h i s a l s o d e s c r i b e d
i n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n . R e v i t s u p p o r t s i n s e r t i n g a p o i n t c l o u d m o d e l i n t o t h e s o f t w a r e d i r e c t l y . I n t h e e n d , t h e p o i n t
c l o u d m o d e l i n R e C a p P r o w a s s a v e d a s a . r c p f i l e a n d i m p o r t e d i n t o R e v i t a f t e r w a r d s .
F i g . 5 . 7 P o i n t c l o u d m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e
D u r i n g t h e p r o c e s s o f c o n v e r t i n g a p h o t o g r a m m e t r y m o d e l i n t o a R e v i t m o d e l b y u s i n g R e C a p P r o a s a c o n v e r t e r ,
i n f o r m a t i o n l i k e t e x t u r e s a n d g e o m e t r i e s w e r e n o t l o s t c o m p a r e d w i t h u s i n g F o r m I t . A l t h o u g h t h e m o d e l i n R e v i t
c a n n o t b e c o n s i d e r e d a s a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l a s i t i s s t i l l c o m p o s e d o f p o i n t s a n d n o t c o m p o n e n t s , i t s t i l l
c a n b e h e a v i l y e d i t e d t o g e n e r a t e a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l . H o w e v e r , i s s t i l l v e r y u s e f u l a s a n a c c u r a t e
r e p r e s e n t a t i o n o f t h e e x t e r i o r o f t h e b u i l d i n g . F o r e x a m p l e , t h e r e i s s o m e b l a n k e t s p a c e w h e r e t h e p h o t o s d i d n ’ t
c o v e r , i n w h i c h c a s e , w a l l s a n d o t h e r e l e m e n t s c a n b e a d d e d i n t o t h e m o d e l t o m a k e u p f o r i t ( F i g . 5 . 8 ) .
F i g . 5 . 8 P o i n t c l o u d m o d e l i n R e v i t w i t h a m b i e n t w a l l s a d d e d i n
6 4
5 . 4 L a s e r s c a n n i n g m o d e l s
A c a s e s t u d y w a s d o n e a t t h e L o s A n g e l e s C o l i s e u m i n m i d - S e p t e m b e r i n 2 0 1 8 , a s s i s t e d w i t h E r i c G u i z z e t t i .
H o w e v e r , d u e t o t h e f a c t t h a t t h e d a t a c o l l e c t e d f r o m t h e C o l i s e u m w a s l o s t a c c o r d i n g t o w h a t E r i c s a i d , s t u d y a b o u t
t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n l a s e r s c a n n i n g a n d B I M w a s d o n e o n t u t o r i a l m o d e l s o f d i f f e r e n t s o f t w a r e p r o g r a m s , s u c h
a s R e C a p P r o a n d P o i n t C a b . I n t h i s c a s e , s o f t w a r e p r o g r a m s l i k e J e t s t r e a m , C y c l o n e a n d C l o u d w o r x a r e n o t u s e d
b e c a u s e o f t h e m i s s i n g l a s e r s c a n n i n g d a t a o f C o l i s e u m .
5 . 4 . 1 O n l i n e l a s e r s c a n n i n g m o d e l s
D i f f e r e n t l a s e r s c a n n e r s a l o n g w i t h t h e i r r e l a t e d s o f t w a r e p r o g r a m s h a v e d i f f e r e n t i n s t r u c t i o n s , w h i c h a l s o l e a d s t o
d i f f e r e n t r e s u l t s . B a s e d o n o n l i n e m o d e l s p r o v i d e d b y E r i c G u i z z e t t i , i n c l u d i n g a m o d e l o f P i t t o c k M a n s i o n a n d
o t h e r b u i l d i n g s , i t c a n b e c o n c l u d e d t h a t m o d e l s w e r e s c a n n e d f r o m m u l t i p l e s p o t s a n d l i n k s w e r e s e t u p b e t w e e n
t h e s e s p o t s t o g e n e r a t e a n e n t i r e m o d e l , w h e r e p h o t o s a n d p o i n t c l o u d s w e r e c o m b i n e d s o t h a t c o l o r i n f o r m a t i o n w a s
s a v e d i n t h e m o d e l ( F i g . 5 . 9 ) . T h e r e a r e f o u r t e e n s p o t s s h o w n o n t h e s c a n n i n g m o d e l , w h i c h m e a n s t h a t t h e s i t e w a s
s c a n n e d f r o m t h e s e f o u r t e e n p e r s p e c t i v e s , a n d u s e r s c o u l d h a v e a f u l l v i e w o f t h e s i t e w h e n c l i c k i n g o n a n y o n e o f
t h e s p o t s .
F i g . 5 . 9 L a s e r s c a n n i n g s p o t s o n t h e s i t e o f a c a r w a s h p l a c e ( P r o v i d e d b y E r i c G u i z z e t t i )
5 . 4 . 2 T u t o r i a l l a s e r s c a n n i n g m o d e l s
H o w e v e r , i n f o r m a t i o n p r o v i d e d b y o n l i n e m o d e l s i s h i g h l y l i m i t e d . I n t h i s c a s e , a n o t h e r c a s e s t u d y w a s d o n e o n t h e
t u t o r i a l m o d e l o f f e r e d b y R e C a p P r o .
R e C a p P r o i s a l s o a s o f t w a r e p r o g r a m o f A u t o d e s k , w h i c h m e a n s t h a t i t i s c o m p a t i b l e w i t h R e v i t . A n d t h e m o d e l
u s e d f o r c a s e s t u d y i s a t u t o r i a l m o d e l . I t i s n o t i c e d t h a t t h e m o d e l w a s g e n e r a t e d b a s e d o n t h e d a t a c o l l e c t e d f r o m
t w o l a s e r s c a n n i n g s p o t s . T h e t u t o r i a l m o d e l i s o f a s m a l l r o o m w i t h c o l o r i n f o r m a t i o n , a n d i t c a n b e e d i t e d i n R e C a p
P r o . L i m i t e d a n a l y s i s i s a l l o w e d t o b e d o n e i n R e C a p P r o , s u c h a s c o l o r c o r r e c t i o n , s h a d i n g a n d l i g h t i n g e d i t s , p o i n t
c l o u d s d i s p l a y a n d o b s e r v i n g t h e m o d e l f r o m v a r i o u s p e r s p e c t i v e s . F o r m o r e a n a l y s i s , t h e m o d e l n e e d s t o b e
i m p o r t e d i n t o R e v i t a n d m a n u a l l y c o n v e r t e d t o a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l . R e C a p P r o m o d e l s a r e s u p p o r t e d t o b e
i n s e r t e d i n t o t h e s o f t w a r e d i r e c t l y , w h i c h m e a n s t h a t n o c o n v e r t e r i s u s e d i n t h i s p r o c e s s . I n R e v i t , e l e m e n t s c a n b e
a d d e d i n t o t h e m o d e l d i r e c t l y ( F i g . 5 . 1 0 ) . I f m o r e e d i t s a n d a n a l y s i s a r e r e q u i r e d t o b e d o n e o n t h e m o d e l , o p e r a t i o n s
w i l l b e t h e s a m e a s w h a t u s e r s u s e d t o m a k e a m o d e l i n R e v i t .
6 5
F i g . 5 . 1 0 T h e t u t o r i a l m o d e l a d d e d w i t h a R e v i t w a l l
A n o t h e r s o f t w a r e p r o g r a m u s e d f o r t h e c a s e s t u d y i s P o i n t C a b . P o i n t C a b o f f e r s a c o u p l e t u t o r i a l m o d e l s , a n d t h e o n e
u s e d f o r t h e c a s e s t u d y i s t h e m o d e l s c a n n e d i n a n o l d t o w n . C A D f i l e s a s w e l l a s R e v i t e d i t s a r e s u p p o r t e d i n t h e
s o f t w a r e . F u r t h e r e d i t s a n d a n a l y s i s i s a l s o a l l o w e d . D r a w i n g s s h o w e d i n t h e p r o g r a m a r e c o m p o s e d o f p o i n t c l o u d s
d i r e c t l y , s u c h a s s e c t i o n s , e l e v a t i o n s a n d f l o o r p l a n s ( F i g . 5 . 1 1 ) . C o l o r d a t a w o u l d b e a s s i g n e d o n d r a w i n g s i f n e e d e d .
A d d i t i o n a l l y , a s o f f e r e d b y P o i n t C a b , t h e r e i s a p l u g - i n c a l l e d P o i n t C a b 4 R e v i t ; i t a l l o w i n g u s e r s t o e d i t t h e l a s e r
s c a n n i n g m o d e l d i r e c t l y i n R e v i t w i t h o u t i m p o r t i n g t h e m o d e l o n c e b e i n g i n s t a l l e d . I t m e a n s t h a t a p a r a l l e l
p r o c e s s i n g c a n b e d o n e b e t w e e n P o i n t C a b a n d R e v i t . B y p u t t i n g o n c o n t r o l p o i n t s o n t h e l a s e r s c a n n i n g m o d e l i n
P o i n t C a b , a R e v i t m o d e l i s b u i l t a u t o m a t i c a l l y . N o t o n l y a r c h i t e c t u r a l m o d e l s , b u t a l s o s t r u c t u r a l m o d e l s c a n b e b u i l t
u p w i t h t h e s a m e o p e r a t i o n . I f m o r e i n f o r m a t i o n n e e d s t o b e a s s i g n e d i n t o t h e m o d e l , f o r e x a m p l e , m a t e r i a l s , c o l o r s
a n d d e t a i l s , t h e y n e e d t o b e a d d e d i n t o R e v i t m o d e l s m a n u a l l y . O n c e a g a i n , i t i s a p o i n t c l o u d i n a B I M s o f t w a r e
p r o g r a m .
F i g . 5 . 1 1 T h e t u t o r i a l m o d e l e d i t e d i n P o i n t C a b
5 . 5 A n a l y s i s
A p p l y i n g p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g t e c h n o l o g y h e l p s t o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f g e n e r a t i n g 3 D m o d e l s
a n d b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s . C o m p a r e d w i t h b u i l d i n g u p a m o d e l w i t h e x i s t i n g d r a w i n g s m a n u a l l y i n t h e w h o l e
p r o c e s s , t h e g e n e r a t i o n o f p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s a n d l a s e r s c a n n i n g m o d e l s i s t i m e - s a v i n g a n d e c o n o m i c a l .
D e s p i t e t h e f a c t t h e e q u i p m e n t a n d r e l a t e d s o f t w a r e p r o g r a m s w o u l d c o s t a l o t o f m o n e y i n e a r l y p h r a s e , i t i s s t i l l a
6 6
c o s t - e f f e c t i v e w a y i n t h e l o n g r u n . H o p e f u l l y , f u t u r e s o f t w a r e a d v a n c e s w i l l m a k e i t e a s i e r t o c o n v e r t p o i n t c l o u d s t o
b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s .
A c c o r d i n g t o t h e c a s e s t u d y , b o t h p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g a r e c o m p a t i b l e w i t h B I M . A s f o r
p h o t o g r a m m e t r y , R e v i t f a i l e d t o g e n e r a t e a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l d u e t o t h e c o m p l e x i t y o f t h e m o d e l . L a s e r
s c a n n e d m o d e l s , w h i c h a r e c o m p o s e d o f l a r g e n u m b e r s o f p o i n t s , t h e a r e m o r e d e t a i l e d c o m p a r e d w i t h
p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s . I n f o r m a t i o n i s n o t e a s i l y l o s t d u r i n g t h e p r o c e s s t h a t c o n v e r t i n g p o i n t c l o u d s m o d e l s i n t o
b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s c o m p a r e d w i t h p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s , b u t t h e r e i s s t i l l t h e p r o b l e m t h a t i t i s n o t
t e c h n i c a l l y a B I M .
I n t h a t c a s e , i t w o u l d b e b e t t e r w h e n m i x i n g p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g i n t o w o r k . B a s e d o n t h e i r f e a t u r e s ,
s i n c e i t w o u l d b e c o n v e n i e n t f o r d r o n e s t o t a k e p i c t u r e s o f t h e w h o l e l a n d s c a p e o f t h e s i t e , p h o t o g r a m m e t r y i s
s u i t a b l e t o b e u s e d o n g e n e r a t i n g l a n d s c a p e m o d e l s f o r a n a l y s i s . O n a n o t h e r h a n d , l a s e r s c a n n i n g r e q u i r e s u s e r s t o
h o l d t h e m a c h i n e a n d k e e p m o v i n g t h e m w h e n s c a n n i n g t h e b u i l d i n g , s o t h a t t h e s c a n n e r c o u l d c o l l e c t d a t a o f t h e
o b j e c t f r o m m u l t i p l e d i f f e r e n t p e r s p e c t i v e s . A n d t h e m o d e l s s a v e d i n t h e f o r m a t o f p o i n t c l o u d s t e n d t o r e t a i n m o r e
d e t a i l s c o m p a r e d w i t h u s i n g d r o n e s t o t a k e p h o t o s f r o m a b o v e . T h u s , i t w o u l d b e b e t t e r t o u s e l a s e r s c a n n i n g t o b u i l d
m o d e l s o f b u i l d i n g s , c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s , a n d o t h e r o b j e c t s .
5 . 6 S u m m a r y
G e n e r a t i n g b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s b y e x i s t i n g d r a w i n g s , p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g a r e m e t h o d s w i t h
d i f f e r e n t a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s . O n a c c o u n t o f t h e l i m i t c a u s e d b y r e l a t e d r e g u l a t i o n s , d r o n e s a n d l a s e r
s c a n n e r s a r e n o t a l l o w e d i n e v e r y p l a c e , u n d e r w h i c h c i r c u m s t a n c e t h e o n l y w a y c a n b e u s e d i s b u i l d i n g m o d e l s
b a s e d o n e x i s t i n g d r a w i n g s m a n u a l l y . A n d i f t h e r e i s n o r e g u l a t i o n r e s t r i c t i o n , f o r e x a m p l e , i n r e m o t e a n d o p e n
p l a c e s , t h e n d r o n e s c a n b e u s e d t o t a k e p h o t o s f r o m u p p e r a i r . A t t h i s p o i n t , p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g c a n
b e a p p l i e d b a s e d o n t h e n e e d o f t h e w o r k . A m o n g a l l t h e c a s e s t u d i e s d o n e , t h e p h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f t h e T h i e n
H a u T e m p l e t h a t f a i l e d w a s d u r i n g t h e p h a s e i n c o n v e r t i n g t h e m o d e l f r o m F o r m I t t o R e v i t ( F i g . 5 . 1 2 ) .
F i g . 5 . 1 2 C a s e s t u d i e s o f d i f f e r e n t t y p e s
6 7
F i v e m o d e l s w e r e d i s c u s s e d i n C h a p t e r : a n o n l i n e m o d e l o f a c a r w a s h , a R e C a p P r o t u t o r i a l m o d e l , a P o i n t C a b
t u t o r i a l m o d e l , a p h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e , a n d a R e v i t m o d e l o f t h e t e m p l e . T h e o n l y o n e t h a t
w a s f a i l e d t o b e p r o c e s s e d i n R e v i t i s t h e p h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e d u e t o i t s c o m p l e x i t y ( T a b l e
5 . 1 ) . H o w e v e r , w h e n t a l k i n g a b o u t t h e p h o t o g r a m m e t r y m o d e l o f T h i e n H a u T e m p l e , a f t e r i t b e i n g c o n v e r t e d i n t o a
p o i n t c l o u d m o d e l a n d i m p o r t e d i n t o R e v i t , i t s t i l l c a n n o t b e c o n s i d e r e d a s a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n a n
a b s o l u t e s e n s e . I t i s a p o i n t c l o u d m o d e l i n a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g s o f t w a r e p r o g r a m , w h e r e a n a l y s i s c a n
b e m a d e o n i t a n d a r e a l b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l c o u l d b e b u i l t b a s e d o n i t t h o u g h .
T a b l e 5 . 1 I n f o r m a t i o n o f t e s t m o d e l s
6 8
6 . C O N C L U S I O N , S C O P E , A N D F U T U R E W O R K
C h a p t e r 6 s u m m a r i z e s t h e c o n t e n t o f t h e w o r k , d i s c u s s e s t h e c h a l l e n g e s a n d i s s u e s , a n d t a l k s a b o u t t h e f u t u r e w o r k
b a s e d o n c u r r e n t l i m i t a t i o n s a n d f u t u r e p o s s i b i l i t i e s .
6 . 1 D i s c u s s i o n
T h e i n t e r s e c t i o n o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t w a s s t u d i e d
t h r o u g h d a t a a c q u i s i t i o n , d a t a p r o c e s s i n g , a n d d a t a a n a l y s i s . D i f f e r e n t c a s e s t u d i e s w e r e d o n e w i t h t h e J a p a n e s e
H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y a s t h e m a i n o b j e c t . T h e c a s e s t u d y o n t h e J a p a n e s e H o u s e c o n t a i n s b u i l d i n g 3 D
m o d e l s b a s e d o n e x i s t i n g d r a w i n g s , s e t t i n g u p b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s f o r f u r t h e r s t u d y , a n d e s t a b l i s h i n g
s t r u c t u r a l m o d e l s f o r s e i s m i c t e s t s . B e f o r e r u n n i n g s e i s m i c t e s t s o n t h e m o d e l o f t h e J a p a n e s e H o u s e , t w o t u t o r i a l
m o d e l s a n d a s i m p l e m o d e l w e r e s i m u l a t e d i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m f o r e a r l y - s t a g e p r e p a r a t i o n , w h i c h r e v e a l e d t h a t
t h e r e w e r e s o m e i s s u e s w i t h t h e c o m p a t i b i l i t y b e t w e e n m o d e l s b u i l t i n R e v i t a n d R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s . F o r
v a l i d a t i o n , m a n u a l c a l c u l a t i o n s w e r e t a k e n t o m a k e s u r e t h e i n p u t s a n d o u t p u t s i n t h e s o f t w a r e p r o g r a m w e r e c o r r e c t .
E N E R C A L C w a s p u t i n t o u s e t o c h e c k t h e c a p a c i t y o f t h e s t r u c t u r a l e l e m e n t . T h e f i n a l r e s u l t o f t h e s e i s m i c t e s t
( b a s e d o n c o d e s , n o t a c t u a l l y e a r t h q u a k e s i m u l a t i o n ) p o i n t e d o u t t h a t t h e s t r u c t u r e o f t h e J a p a n e s e H o u s e i s a t r i s k t o
b e d a m a g e d i n a n e a r t h q u a k e . T h e c o l u m n s o n t h e s e c o n d f l o o r w o u l d g e t d a m a g e d i n a c o d e - b a s e d l e v e l e x c e p t
c o l u m n B 5 a n d F 5 o n t h e s e c o n d f l o o r . F i r s t f l o o r a n d c r a w l s p a c e a r e s a f e . T h e b i g g e s t p r o b l e m o f t h e h o u s e i s t h a t
t h e s h e a r c a p a c i t y i s i n s u f f i c i e n t , s o t h a t s h e a r w a l l s a r e o u g h t t o b e i n s t a l l e d i n . O t h e r p r o b l e m s l i k e i n s u f f i c i e n t
c o n t a c t b e t w e e n s o i l a n d t h e b u i l d i n g f o u n d a t i o n , f a c i l i t i e s a g i n g w e r e n o t i c e d a n d f i x e d d u r i n g t h e r e s t o r a t i o n
p r o j e c t i n 2 0 1 2 ( C o c k e , n . d . ) . T h i s i n f o r m a t i o n i s v e r y u s e f u l f o r h i s t o r i c a l p r e s e r v a t i o n i s t s .
A s f o r e x p l o r i n g v a r i o u s m e t h o d s u s e d t o c o l l e c t d a t a i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , b u i l d i n g 3 D m o d e l s b a s e d o n
d i f f e r e n t d a t a , a s w e l l a s i n v e s t i g a t i n g t h e w a y s t o t r a n s f e r t h e s e m o d e l s i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , t h r e e c a s e
s t u d i e s w e r e u s e d . T h e c a s e s t u d y o n t h e T h i e n H a u T e m p l e d i s c u s s e d t h e p r o c e d u r e o f c o l l e c t i n g d a t a b y
p h o t o g r a m m e t r y a n d b u i l d i n g m a p p i n g s . L o s A n g e l e s C o l i s e u m , P i t t o c k M a n s i o n , a n d o t h e r o n l i n e m o d e l s o f f e r e d
b y E r i c G u i z z e t t i w e r e u s e d f o r d a t a a c q u i r e d b y l a s e r s c a n n i n g . H o w e v e r , m i s s i n g t h e l a s e r s c a n d a t a o f t h e L o s
A n g e l e s C o l i s e u m a n d l i m i t e d a c c e s s t o o n l i n e m o d e l s c a u s e t h e s t u d y b e i n g a b o r t e d . O n t h i s o c c a s i o n , t w o t u t o r i a l
m o d e l s w e r e a d d e d f o r c o m p e n s a t i o n .
E x p l o r i n g d i f f e r e n t w a y s u s e d o n c o l l e c t i n g i n f o r m a t i o n a n d g e n e r a t i n g a r c h i t e c t u r a l m o d e l s o f b u i l d i n g s a r e m e a n t
t o d e v e l o p a g o o d w a y t o r e c o r d t h e h e r i t a g e s f o r r e s t o r a t i o n . T h e s e d o c u m e n t s c a n b e u s e d a s a r e f e r e n c e w h e n
b u i l d i n g s a r e p a r t l y d a m a g e d a f t e r a n e a r t h q u a k e o r o t h e r d i s a s t e r s . O r t h e y c a n b e u s e d f o r r e c o n s t r u c t i o n i f
b u i l d i n g s a r e c o m p l e t e l y d e s t r o y e d . M a k i n g s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t o n t h e e x i s t i n g h i s t o r i c b u i l d i n g s i s a i m e d a t
f i g u r i n g o u t t h e w e a k e s t p a r t o n t h e s t r u c t u r e , p r o v i d i n g r e c o m m e n d a t i o n s f o r t h e r e h a b i l i t a t i o n w h e n s t r e n g t h e n i n g
t h e s t r u c t u r e s y s t e m s i n t h e b u i l d i n g s b e f o r e t h e e a r t h q u a k e . S o t h a t d a m a g e m a y b e r e d u c e d .
T h e r e a r e m a n y c a s e s t u d i e s c o n t a i n e d , a n d t h e d i f f i c u l t y l e v e l s o f t h e m a r e v a r i o u s i n t h e w h o l e p r o c e d u r e . B a s e d
o n t h e t i m e a n d e f f o r t s s p e n t o n e a c h c a s e s t u d y , f o u r t y p e s o f d i f f i c u l t y l e v e l s a r e d e t e r m i n e d , w h i c h a r e “ t h e m o s t
d i f f i c u l t , ” “ d i f f i c u l t , ” “ l e s s d i f f i c u l t , ” a n d “ e a s y . ” T h e d i f f i c u l t l e v e l s o f e a c h c a s e s t u d y v a r i e d w h e n t h e r e s e a r c h
w a s i n d i f f e r e n t p h a s e s . I n a l l c a s e s t u d i e s , m o d e l s o f b u i l d i n g s w e r e b u i l t a n d a n a l y z e d , s o t h a t t w o p h a s e s w e r e
c a t e g o r i z e d b a s e d o n t h e o p e r a t i o n s o n m o d e l s . A s f o r t h e d i f f i c u l t y o f g e n e r a t i n g m o d e l s b a s e d o n d a t a c o l l e c t e d ,
t h e s t r u c t u r a l m o d e l i s c o n s i d e r e d a s t h e m o s t d i f f i c u l t o n e t o b e b u i l t f o r t w o m a i n r e a s o n s : t h e s t r u c t u r a l d r a w i n g s
a v a i l a b l e w e r e n o t d e t a i l e d a n d c o m p l e t e e n o u g h a n d p r o b l e m s c a m e u p i n t h e u s e o f t h e s t r u c t u r a l s o f t w a r e
p r o g r a m s ( F i g . 6 . 1 ) . W i t h r e g a r d t o t h e d i f f i c u l t y o f p r o c e s s i n g a n d m a k i n g a n a l y s i s o n m o d e l s , t h e s t r u c t u r a l m o d e l
a n d p h o t o g r a m m e t r y m o d e l a r e o n e s b e i n g c o n c l u d e d a s t h e m o s t d i f f i c u l t o n e s , m a i n l y b e c a u s e o f t h e p r o b l e m s
w i t h s o f t w a r e p r o g r a m s ( F i g . 6 . 2 ) .
6 9
F i g . 6 . 1 D i f f i c u l t y l e v e l s o f m o d e l g e n e r a t i o n i n c a s e s t u d i e s
F i g . 6 . 2 D i f f i c u l t y l e v e l s o f m o d e l p r o c e s s i n g a n d a n a l y s i s i n c a s e s t u d i e s
6 . 2 L i m i t a t i o n s a n d i s s u e s
D i f f e r e n t p r o b l e m s a n d i s s u e s c o m e u p d u r i n g t h e p r o c e s s . F o r i n s t a n c e , i n t h e f i r s t s t e p o f d a t a c o l l e c t i o n , t h e
a c c e s s t o d a t a d i d n o t g o w e l l . T h e o r i g i n a l p l a n w a s t o u s e m u l t i p l e w a y s o f d a t a c o l l e c t i o n o n t h e J a p a n e s e H o u s e
a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y , i n c l u d i n g p h o t o g r a m m e t r y , l a s e r s c a n n i n g , m a p p i n g , a n d u s i n g e x i s t i n g d r a w i n g s f o r t h e
g e n e r a t i o n o f t h e b u i l d i n g . H o w e v e r , t h e f a c i l i t y m a n a g e m e n t o f t h e J a p a n e s e G a r d e n d o e s n o t a l l o w p e o p l e t o t a k e
l a s e r s c a n n e r s o r d r o n e s i n t o t h e g a r d e n d u e t o s a f e t y a n d h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n c o n c e r n s . T h e i n t e r i o r s p a c e o f t h e
f i r s t a n d t h e s e c o n d f l o o r i s a l s o n o t o p e n t o v i s i t o r s . A b a c k u p p l a n w a s c a r r i e d o u t t h a t t h e w a y s o f d a t a a c q u i s i t i o n
w e r e a p p l i e d o n d i f f e r e n t b u i l d i n g s , i n c l u d i n g t h e T h i e n H a u T e m p l e a n d t h e P i t t o c k M a n s i o n . F o r t h e T h i e n H a u
T e m p l e , l a s e r s c a n n e r s a n d v i d e o c a m e r a s a r e n o t a l l o w e d t o b e t a k e n , i n w h i c h c a s e , p h o t o g r a m m e t r y w a s u s e d o n
t h i s b u i l d i n g f o r m o d e l g e n e r a t i o n i n s t e a d . U n d e r t h i s c i r c u m s t a n c e , t h e r e s u l t s c o n c l u d e d f r o m t h e r e s e a r c h h a v e
l i m i t a t i o n s t h a t i t i s d i f f i c u l t t o d e t e r m i n e w h i c h m e t h o d i s m o r e e f f i c i e n c y c o m p a r e d w i t h o t h e r s , a s t h e c o m p l e x i t y
o f t h e b u i l d i n g s u s e d i n t h e c a s e s t u d y i s d i f f e r e n t , m a k i n g i t h a r d t o m a k e c o m p a r i s o n s . A l s o , l a s e r s c a n n i n g m o d e l s
a r e h a r d t o b e r e a c h e d b e c a u s e o f t w o r e a s o n s : t h e o r i g i n a l m o d e l o f L o s A n g e l e s C o l i s e u m , w h i c h w a s a c q u i r e d o n
7 0
s i t e w i t h E r i c G u i z z e t t i , w a s m i s p l a c e d , a n d o t h e r l a s e r s c a n n i n g m o d e l s w e r e n o t a l l o w e d t o b e f u l l y s h a r e d f o r
p r i v a c y a n d c o p y r i g h t c o n s i d e r a t i o n . A s a r e s u l t , t h e r e a r e n o l a s e r s c a n n i n g m o d e l s o f r e a l b u i l d i n g s a v a i l a b l e ,
w h e r e o n l i n e m o d e l s a n d t u t o r i a l m o d e l s a r e n o t c o u n t e d , i t i s h a r d t o s t u d y a b o u t t h e p r o c e s s o f t r a n s m i t t i n g d a t a
f r o m l a s e r s c a n n e r t o r e l a t e d s o f t w a r e p r o g r a m s . I n a d d i t i o n , d e t a i l e d s t r u c t u r a l d r a w i n g s o f t h e J a p a n e s e H o u s e a r e
n o t a l l o w e d t o b e s h a r e d , w h i c h m e a n s t h a t t h e r e a r e a f e w e r r o r s e x i s t i n g o n s t r u c t u r a l m o d e l s .
A s f o r t h e p r o c e s s o f d a t a p r o c e s s i n g , t h e m o s t s i g n i f i c a n t p r o b l e m w a s t i m e s p e n t i n t h e s o f t w a r e t o a c c o m p l i s h
s p e c i f i c t a s k s . W h e n p r o c e s s i n g t h e d a t a o f p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s , t o r e d u c e t h e c h a n c e o f d a t a m i s s i n g d u r i n g t h e
t r a n s m i s s i o n , F o r m I t w a s u s e d i n s t e a d o f A u t o C A D . T h e p r o c e d u r e i s e x p o r t i n g t h e m o d e l f r o m R e C a p P h o t o , a n d
i m p o r t i n g i t i n t o F o r m I t . I t t o o k a t l e a s t o n e h o u r t o i m p o r t d a t a i n t o F o r m I t d u e t o t h e c o m p l e x i t y o f t h e b u i l d i n g .
W h e n m a k i n g c h a n g e s o n t h e m o d e l i n F o r m I t , t h e s o f t w a r e p r o g r a m w o u l d n o t r u n f l u e n t l y s i n c e t h e m o d e l i s
c o m p o s e d o f c o u n t l e s s p o i n t s , a n d i t t o o k f i v e t o t e n m i n u t e s t o u p d a t e t h e p o i n t s a f t e r e a c h e d i t , m a k i n g t h e w h o l e
p r o c e s s c o s t i n g m o r e t i m e . A f t e r e x p o r t i n g m o d e l s f r o m F o r m I t , t h e n e x t s t e p w a s t o i m p o r t i t i n t o R e v i t . H o w e v e r ,
i t t o o k m o r e t i m e t o p r o c e s s t h e d a t a , w h i c h w a s a b o u t f o u r t o s i x h o u r s a t l e a s t a s o b s e r v e d , a n d t h e b i g g e s t p r o b l e m
i s t h a t R e v i t f a i l e d t o p r e s e n t t h e m o d e l w i t h w a r n i n g w i n d o w s , f o r t h e r e a s o n t h a t t h e c o m p l e x c u r v e s a n d l a r g e
n u m b e r s o f p o i n t s . T h u s a n o t h e r m e t h o d w a s u s e d . T h e n e w m e t h o d g a v e u p u s i n g F o r m I t , a n d u s e d R e C a p P r o d
i n s t e a d . T h e m o d e l i n R e C a p P h o t o w a s e x p o r t e d i n t o R e C a p P r o b y t r a n s f e r r i n g t h e f o r m a t , a n d t h e m o d e l i n
R e C a p P r o w a s t h e n e x p o r t e d i n t o R e v i t a s w h a t w a s d o n e o n l a s e r s c a n n i n g m o d e l s . H o w e v e r , t h e n e w R e v i t m o d e l
g e n e r a t e d b y t h i s m e t h o d i s n o t a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n t h e f u l l s e n s e . T h e r e a r e s t i l l i s s u e s o n i t , w h i c h
m e a n s t h a t n e w s o f t w a r e p r o g r a m s a r e n e e d e d t o b e u s e d a s a t r a n s i t i o n b e t w e e n p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s a n d
b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s .
I n a d d i t i o n t o t h e i s s u e s t h a t o c c u r r e d i n t h e p h a s e o f d a t a a c q u i s i t i o n a n d d a t a p r o c e s s i n g , m o r e p r o b l e m s s h o w e d
u p d u r i n g a n a l y s i s . S o f t w a r e p r o g r a m s t h a t c a n b e u s e d a r e l i m i t e d , m a n y o f w h i c h a r e u s e f u l , b u t t h e y d o n o t o f f e r a
f r e e v e r s i o n o r s t u d e n t v e r s i o n . F o r e x a m p l e , w h e n a n a l y z i n g a s t r u c t u r e a n d m a k i n g s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t ,
s o f t w a r e p r o g r a m s l i k e e t a b o r S A P w o u l d b e h e l p f u l , w h i l e t h e y a r e n o t a v a i l a b l e d u e t o a l i m i t e d b u d g e t . R o b o t
S t r u c t u r a l A n a l y s i s , w h i c h i s a n o t h e r s o f t w a r e p r o g r a m f o r s t r u c t u r a l a n a l y s i s , i s a c c e s s i b l e f o r s t u d e n t s . H o w e v e r ,
a l t h o u g h b o t h R o b o t a n d R e v i t a r e A u t o d e s k p r o d u c t s a n d s h o u l d s u p p o r t m a k i n g a n a l y s i s o n R e v i t m o d e l s d i r e c t l y ,
s e v e r e w a r n i n g s s t i l l a p p e a r t h a t s o m e e l e m e n t s o f t h e R e v i t s t r u c t u r a l m o d e l s a r e n o t r e c o g n i z e d .
T h e w a r n i n g s p r o v i d e d b y R o b o t b r i n g s a b o u t a c o n c e r n t h a t t h e r e s u l t s o f a n a l y s i s a r e n o t c r e d i b l e i n t h i s c a s e .
P r o b l e m s l i k e t h e n o d e s n o t b e i n g i d e n t i f i e d w h e n i m p o r t i n g t h e s t r u c t u r a l m o d e l f r o m R e v i t o r o t h e r e l e m e n t s n o t
b e i n g r e c o g n i z e d i n R o b o t h a p p e n e d a l o t . T h u s a s t r u c t u r a l m o d e l w a s b u i l t i n R o b o t d i r e c t l y f o r s t u d y b y p a s s i n g
t h e R e v i t m o d e l s t e p . D e s p i t e t h a t t h e r e w e r e s t i l l a f e w e r r o r s , s o t h e c a l c u l a t i o n s w e r e c h e c k e d m a n u a l l y t o c o n f i r m
t h e c o r r e c t o f t h e r e s u l t s . A n o t h e r p r o b l e m a b o u t R o b o t i s t h a t i t i s a c o d e - b a s e d p r o g r a m , w h i c h m e a n s t h a t i t
c a n n o t b e u s e d t o t e s t b u i l d i n g p e r f o r m a n c e u n d e r t h e e n v i r o n m e n t o f g i v e n e a r t h q u a k e s w i t h s p e c i f i c m a g n i t u d e .
T h e r e s u l t s o f c a l c u l a t i o n s a r e a l l b a s e d o n t h e c o d e , w h i c h i s A S C E 7 - 1 0 a n d I B C 2 0 1 2 i n t h i s c a s e . W h e n
p r e s e n t i n g t h e r e s u l t s , t h e p r o g r a m s h o w s t h e d a t a r a t h e r t h a n v i s u a l i z e d c h a n g e s o n s t r u c t u r a l m o d e l s , w h i c h m a k e
t h e r e s u l t s n o t s o e a s i l y - u n d e r s t o o d c o m p a r e d w i t h s o f t w a r e l i k e R F E M . T h e l a s t i s s u e a b o u t R o b o t i s t h a t t h e
c a p a c i t y o f e a c h m a t e r i a l a n d e l e m e n t a r e n o t p r o v i d e d , l e a d i n g t o o n e m o r e s t e p t h a t t h e r e s u l t s n e e d t o b e m a n u a l l y
c o m p a r e d w i t h t h e c a p a c i t y d a t a s e a r c h e d o n l i n e o r f r o m o t h e r s o f t w a r e .
6 . 3 F u t u r e w o r k
A c c o r d i n g t o t h e i s s u e s a n d l i m i t a t i o n s e x i s t i n g i n c u r r e n t s t u d y , m o r e w o r k n e e d s t o b e d o n e . . T w o m a i n t y p e s o f
f u t u r e w o r k a r e n e c e s s a r y . T h e f i r s t o n e i s t o m a k i n g i m p r o v e m e n t s o n s p e c i f i c p r o b l e m s , w h i c h w e r e m e n t i o n e d i s
s e c t i o n 6 . 1 . T h e m e t h o d o l o g y n e e d s t o b e i m p r o v e d , i n c l u d i n g a l l t h r e e p h a s e s t h a t d a t a c o l l e c t i o n , d a t a p r o c e s s i n g
a n d a n a l y s i s . A n o t h e r t y p e o f w o r k i s t o d e v e l o p m o r e g e n e r a l i d e a s t o a d v a n c e t h e i d e a s .
6 . 3 . 1 I m p r o v e m e n t t o c u r r e n t m e t h o d o l o g y
C o n s i d e r i n g t h e p r o b l e m s a n d i n c o n v e n i e n c e t h a t h a p p e n e d d u r i n g t h e s t u d y , t h e c u r r e n t m e t h o d o l o g y s h o u l d b e
c h a n g e d . W i t h r e s p e c t t o t h e f i r s t s t e p o f d a t a a c q u i s i t i o n , c o l l e c t i n g d a t a w i t h v a r i o u s w a y s o n t h e s a m e b u i l d i n g i s
b e t t e r t h a n d i f f e r e n t b u i l d i n g s . G e n e r a t i n g m o d e l s o f t h e s a m e b u i l d i n g b a s e d o n m e t h o d s o f b u i l d i n g m a p p i n g ,
e x i s t i n g d r a w i n g s , p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g i s b e n e f i c i a l t o r e s e a r c h i n g o n t h e e f f i c i e n c y , a c c u r a c y a n d
o t h e r p a r a m e t e r s m o r e d e t a i l e d . W i t h r e g a r d s t o d a t a p r o c e s s i n g a n d a n a l y s i s , m o r e p r o c e d u r e s s h o u l d b e a d d e d i n
f o r s o l v i n g e x i s t i n g p r o b l e m s a n d m a k i n g v a l i d a t i o n .
7 1
T h e r e i s a t l e a s t o n e m o r e p a r a m e t e r n e e d s t o b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n w h e n v a l i d a t i n g a n d c o r r e c t i n g c u r r e n t
r e s u l t s . T h e s t r u c t u r a l a n a l y s i s s o f t w a r e , R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s u s e s t h e c o d e o f I B C 2 0 1 2 w h e n r u n n i n g
s i m u l a t i o n s . W h e r e a s t h e r e a r e t w o m o r e e d i t i o n s , I B C 2 0 1 5 a n d I B C 2 0 1 8 c o m i n g o u t a f t e r I B C 2 0 1 2 . A n d t h e r e
a r e s o m e u p d a t e s i n t h e m c o m p a r e d w i t h I B C 2 0 1 2 , e s p e c i a l l y o f w o o d e n s t r u c t u r e s . C o n s i d e r i n g t h a t t h e c o d e u s e d
i n R o b o t i s n o t a l l o w e d t o c h a n g e , r e s u l t s s h o u l d b e c h e c k e d m a n u a l l y b a s e d o n c h a n g e s b e t w e e n I B C 2 0 1 2 a n d I B C
2 0 1 5 / 2 0 1 8 .
W h e n e v a l u a t i n g t h e d a m a g e w h i c h w o u l d h a p p e n o n t h e s t r u c t u r a l s y s t e m s o f t h e J a p a n e s e H o u s e , o n l y s t r u c t u r a l
e l e m e n t s l i k e c o l u m n s , s l a b s a n d r o o f s w e r e c o n s i d e r e d . O t h e r e l e m e n t s l i k e s p e c i a l j o i n t s s u c h a s t e n o n a n d m o r t i s e ,
a s w e l l a s n o n - s t r u c t u r a l e l e m e n t s s h o u l d b e t a k e n i n t o a c c o u n t f o r m o r e d e t a i l e d a n a l y s i s .
6 . 3 . 2 O p p o r t u n i t i e s
B a s e d o n c u r r e n t e x p e r i e n c e , m o r e s o f t w a r e p r o g r a m s s h o u l d b e a p p l i e d i n w h e n p r o c e s s i n g d a t a , s o t h a t a m o r e
e f f i c i e n t w a y w o u l d b e s c r e e n e d o u t . I s s u e s l i k e m u c h t i m e w a s n e e d e d t o i m p o r t a c o m p l e x p h o t o g r a m m e t r y m o d e l
i n t o R e v i t a n d p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s c a n n o t b e f u l l y t r a n s f e r r e d i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s w o u l d b e
s o l v e d i f s o f t w a r e p r o g r a m s u s e d i n c u r r e n t w o r k h a v e b e e n m o r e d i v e r s e . T h e s a m e g o e s f o r t h e p h a s e o f s t r u c t u r a l
m o d e l s a n d a n a l y s i s . T h e b i g g e s t l i m i t a t i o n o f R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s i s t h a t i t i s a c o d e - b a s e d s o f t w a r e p r o g r a m ,
w h i c h m e a n s t h a t i t d o e s n o t s u p p o r t a n a l y z i n g t h e d a m a g e l e v e l o f e a c h p i e c e o f s t r u c t u r e e l e m e n t s i n a n
e a r t h q u a k e w i t h g i v e n m a g n i t u d e s . I n t h a t c a s e , o t h e r s o f t w a r e p r o g r a m s s u c h a s R F E M , a p r o d u c t o f D l u b a l , w h i c h
i s a f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s t o o l c a n b e u s e d f o r f u t u r e w o r k , w h i c h a l s o h e l p s t o v i s u a l i z e d a m a g e l e v e l s a n d s h a p e
c h a n g e s , m a k i n g t h e r e s u l t s o f m o r e u n d e r s t a n d a b l e .
A d d i n g o t h e r s o f t w a r e p r o g r a m s n o t o n l y m a k e s f o r s o l v i n g e x i s t i n g p r o b l e m s , b u t a l s o c a n b e u s e d f o r v a l i d a t i o n .
O n e w a y t h a t c o u l d b e u s e d f o r v a l i d a t i o n o f c u r r e n t r e s u l t s o f s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t i s m a k i n g p h y s i c a l m o d e l s .
T h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i s t h e o b j e c t o f m a i n c a s e s t u d y . I t i s a w o o d e n s t r u c t u r e h o u s e b u i l t
w i t h t r a d i t i o n a l J a p a n e s e a n d C h i n e s e t e c h n o l o g y . E x i s t i n g s o f t w a r e p r o g r a m s f o r s t r u c t u r a l a n a l y s i s a r e g o o d a t
a n a l y z i n g s t e e l a n d c o n c r e t e s t r u c t u r e s . E v e n i f t h e r e a r e f e w s o f t w a r e p r o g r a m s s u p p o r t i n g w o o d e n s t r u c t u r e h o u s e s ,
i t i s h a r d t o f i n d o n e o f t h e m w h i c h h a s f u n c t i o n t o a n a l y z e w o o d e n j o i n t s c o n n e c t e d w i t h t e n o n a n d m o r t i s e . F o r
e x a m p l e , i n R o b o t , i t d o e s n o t s u p p o r t t o m a k e a v i r t u a l j o i n t c o m p o s e d o f t e n o n a n d m o r t i s e . H e n c e , a d e t a i l e d
p h y s i c a l m o d e l m a d e o f w o o d w o u l d b e h e l p f u l t o e x p l o r e t h e b u i l d i n g p e r f o r m a n c e . A n o t h e r w a y t h a t
p r o g r a m m i n g a n e w p l u g - i n t o c u r r e n t s o f t w a r e p r o g r a m s w o u l d b e u s e f u l t o o , s o t h a t m o r e c a s e s t u d i e s c o u l d b e
d o n e f o r f u t u r e r e s e a r c h a n d e f f i c i e n c y m a y b e i m p r o v e d w h e n c o o p e r a t i n g w i t h t h e r e s u l t s c o n c l u d e d f r o m t e s t s o n
p h y s i c a l m o d e l s . O r a p r o f e s s i o n a l s t r u c t u r a l e n g i n e e r c a n b e h i r e d i f b u d g e t i s s u f f i c i e n t , c o n s i d e r i n g t h e
c o m p l e x i t y a n d d i f f i c u l t y o f t h e s t r u c t u r e .
E x p a n d i n g r e s e a r c h f o r f u t u r e w o r k c o u l d f o c u s o n m o r e a s p e c t s . F o r e x a m p l e , f o r b u i l d i n g s l o c a t e d i n p l a c e s w h e r e
o t h e r t y p e s o f d i s a s t e r s h a p p e n e d f r e q u e n t l y , b u i l d i n g p e r f o r m a n c e c a n b e s t u d i e d a b o u t b a s e d o n t h o s e d i s a s t e r s
( l i k e h u r r i c a n e s a n d t o r n a d o s ) . A s f o r w o o d e n s t r u c t u r e b u i l d i n g s l i k e t h e J a p a n e s e H o u s e , f i r e c a n b e c o n s i d e r e d a s
t h e b i g g e s t t h r e a t , e s p e c i a l l y f o r t h o s e o l d w o o d b u i l d i n g s . F o r t h e r e a s o n t h a t t h e e r a t h e y w e r e b u i l t , t h e t e c h n o l o g y
w a s n o t s o d e v e l o p e d i n f i r e - r e s i s t a n c e . S o t h a t f i g u r i n g o u t a c o r r e s p o n d i n g r e h a b i l i t a t i o n p r o j e c t o n b u i l d i n g s l i k e
t h e J a p a n e s e H o u s e i s n e c e s s a r y .
O t h e r t e c h n o l o g i e s c a n b e a d d e d i n , f o r i n s t a n c e t h a t a p p l y i n g a u g m e n t e d r e a l i t y t e c h n o l o g y o n r e h a b i l i t a t i o n
p r o j e c t s d o n e o n h i s t o r i c b u i l d i n g s . N o t o n l y i s t h i s p r o c e d u r e b e n e f i c i a l t o t h e c o n s t r u c t i o n w o r k , s u c h a s b e c o m i n g
m o r e v i s u a l i z e d a n d e f f i c i e n t a s w e l l a s m a k i n g t h e p r o j e c t m o r e c o n t r o l l e d , b u t a l s o c o n v e n i e n t f o r v i s i t o r s . I t i s
a l s o v e r y e a s y t o c r e a t e V R e x p e r i e n c e s f r o m R e v i t m o d e l s . H i s t o r i c b u i l d i n g s a r e u s e d t o b e o p e n t o v i s i t o r s ,
a l l o w i n g v i s i t o r t o h a v e a c c e s s t o v i e w h o w t h e b u i l d i n g w a s r e n o v a t e d o n t h e i r m o b i l e - d e v i c e w o u l d e n h a n c e t h e i r
v i s i t i n g e x p e r i e n c e .
O t h e r r e l a t i v e s t u d i e s l i k e a n a l y z i n g p a s s i v e s u s t a i n a b l e d e s i g n , m o n i t o r i n g t h e e n e r g y f o o t p r i n t o f h i s t o r i c b u i l d i n g s
l i k e t h e J a p a n e s e H o u s e w o u l d b e u s e f u l a s w e l l f o r h i s t o r i c a l h o u s e m a n a g e r s . T h e J a p a n e s e H o u s e w a s b u i l t m o r e
t h a n o n e h u n d r e d y e a r s a g o , h o w e v e r , p e o p l e w h o s t a y i n i t w o u l d n o t f e e l m u g g y i n h o t s u m m e r . S o m e o t h e r
h i s t o r i c b u i l d i n g s o f w o o d e n s t r u c t u r e s w o u l d s h a r e s i m i l a r f e a t u r e s .
I n a d d i t i o n , o n e c o u l d c o n t i n u e w i t h t h e r e s e a r c h o n B I M m o r e s p e c i f i c a l l y , f o r e x a m p l e t o s e e i f i t w o u l d b e u s e f u l
t o c r e a t e a H A B S ( H i s t o r i c A m e r i c a n B u i l d i n g s S u r v e y ) d o c u m e n t a t i o n s e t o f t h e J a p a n e s e H o u s e .
7 2
6 . 4 C o n c l u s i o n
T h e i n t e r s e c t i o n o f t h r e e b i g i d e a s ( b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g , h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , a n d s e i s m i c r i s k
a s s e s s m e n t ) w a s s t u d i e d . M u l t i p l e c a s e s t u d i e s w e r e d o n e t o e x p l o r e t h e a p p l i c a t i o n o f B I M o n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n
a n d s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t , a m o n g w h i c h t h e c a s e s t u d y o n t h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y i s t h e
m a i n s u b j e c t ( F i g . 6 . 3 ) . T h e p r o c e d u r e w a s c o m p o s e d o f t w o b i g p h a s e s , d a t a c o l l e c t i o n a n d d a t a a n a l y s i s , o r i t c a n
b e c a t e g o r i z e d a s d a t a a c q u i s i t i o n f o r h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n w i t h B I M a n d s e i s m i c a n a l y s i s o n t h e h i s t o r i c b u i l d i n g
w i t h B I M . T h e g o a l o f t h e p h a s e o n d a t a a c q u i s i t i o n w i t h B I M w a s t o e x p l o r e t h e w a y u s e d o n c o l l e c t i n g a n d
p r e s e r v i n g t h e i n f o r m a t i o n o f h e r i t a g e s . S i n c e t h e i n f o r m a t i o n a c q u i r e d w a s n o t s y s t e m a t i c a n d s u f f i c i e n t , t h e
d o c u m e n t a t i o n s w e r e p r e s e r v e d a s i n f o r m a l f o r m a t s , w h e r e i n f o r m a l r e c o r d s a r e b u i l d i n g d r a w i n g s , p h o t o s a s w e l l a s
m o d e l s , i n f o r m a t i o n o f t h e s e r e c o r d s b e i n g i n c o m p l e t e a n d n o t s y s t e m a t i c . T h e g o a l o f s t r u c t u r a l a n a l y s i s o n o l d e r
h i s t o r i c a l l y s i g n i f i c a n t b u i l d i n g s w i t h B I M i s t o e v a l u a t e t h e s t r u c t u r e p e r f o r m a n c e i n a c o d e l e v e l e a r t h q u a k e s a n d
g i v e c o r r e s p o n d i n g s u g g e s t i o n s s o t h a t h i s t o r i c b u i l d i n g s w o u l d b e c o n s e r v e d b e t t e r a n d s u r v i v e b e t t e r . T h e e n t i r e
p r o c e d u r e i s a l s o m e a n t t o d i s c o v e r a r e l a t i v e l y p r a c t i c a l w a y t h a t c a n b e u s e d t o s t u d y a b o u t t h e p r o t e c t i o n a n d
r e c o r d i n g o n h i s t o r i c b u i l d i n g s i n a s e i s m i c a c t i v e r e g i o n w i t h B I M . T h i s w a s f o u n d t o b e m o r e d i f f i c u l t t h a n
t h o u g h t .
F i g . 6 . 3 D i a g r a m o f m e t h o d o l o g y
T o s t u d y a b o u t t h e a p p l i c a t i o n o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a s w e l l a s t h e w a y s o f d a t a c o l l e c t i o n a n d d a t a
p r e s e r v a t i o n , m e t h o d s l i k e b u i l d i n g m a p p i n g , l a s e r s c a n n i n g a n d t a k i n g p h o t o s b y d r o n e s w e r e a p p l i e d o n d i f f e r e n t
b u i l d i n g s . 3 D m o d e l s o f d i f f e r e n t t y p e s w e r e b u i l t b a s e d o n d r a w i n g s a n d p h o t o s , b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s b e i n g
g e n e r a t e d d i r e c t l y a c c o r d i n g t o 2 D d r a w i n g s o r b e i n g t r a n s f e r r e d f r o m 3 D m o d e l s . D u r i n g t h e p h a s e o f d a t a
c o l l e c t i o n , t w o w a y s a r e c a t e g o r i z e d , i n c l u d i n g 2 D d o c u m e n t a t i o n a n d 3 D d o c u m e n t a t i o n , w h e r e d a t a s a v e d a s
e x i s t i n g d r a w i n g s a n d b u i l d i n g m a p p i n g s i s 2 D d o c u m e n t a t i o n , a n d l a s e r s c a n n i n g a l o n g w i t h p h o t o g r a m m e t r y i s 3 D
d o c u m e n t a t i o n . W h e n b u i l d i n g m o d e l s i n t h e v i r t u a l e n v i r o n m e n t , a r c h i t e c t u r a l m o d e l s a n d s t r u c t u r a l m o d e l s w e r e
b u i l t , w h i c h a r e c a t e g o r i z e d a s t w o t y p e s a s w e l l . 3 D m o d e l s a n d b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s a r e b o t h a r c h i t e c t u r a l
m o d e l s , w h i l e t h e r e a r e f e w d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e m . T h e b i g g e s t o n e o f t h e m i s t h a t b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s
a r e a s s i g n m e n t w i t h p a r a m e t e r s f o r f u r t h e r a n a l y s i s , w h e r e a s 3 D m o d e l s c a n n o t b e u s e d f o r t h o s e a n a l y s i s d o n e o n
B I M .
T h e p r o c e s s t h a t B I M b e i n g g e n e r a t e d f r o m 3 D m o d e l s o f l a s e r s c a n n i n g i s c o n v e n i e n t a n d e f f i c i e n t . T h e l a s e r
s c a n n i n g m o d e l s p r o v i d e p o i n t c l o u d s , t h a t a r e n o t d i r e c t l y c o m p a t i b l e w i t h B I M . A l t h o u g h t h e y c a n b e i n a B I M
s o f t w a r e p r o g r a m , t h e y n e e d t o b e c o n v e r t e d t o c o m p o n e n t s ( l i k e w a l l s a n d r o o f s ) b e f o r e t h e y c a n b e u s e d f o r
a n a l y s i s . M a k i n g B I M f r o m p h o t o g r a m m e t r y m o d e l s c o u l d h a v e b e e n c o n v e n i e n t a s o n l y a f e w e r r o r s h a p p e n e d .
T h e n e w m o d e l c a n n o t b e c o n s i d e r e d a s a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n t h e f u l l e s t s e n s e , t h o u g h i t c a n b e e d i t e d i n
R e v i t w i t h l i m i t f u n c t i o n s . U s i n g d a t a o f 2 D d o c u m e n t a t i o n t o b u i l d B I M i s t i m e - c o n s u m i n g , b u t t h e p r o c e s s t u r n e d
o u t t o b e s m o o t h g o i n g c o m p a r e d w i t h a p p l y i n g p h o t o g r a m m e t r y i n t h e c a s e s t u d i e s . T h e r e s u l t s o f t h i s p h a s e
7 3
r e v e a l e d t h a t m o d e l s b u i l t b y t h e s e w a y s c a n b e t r a n s f e r r e d i n t o b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , w h i l e t h e y h a v e
c o r r e s p o n d i n g a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s , w h i c h n e e d t o b e t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n w h e n s e l e c t i n g w h i c h o n e t o
b e u s e d f o r c o l l e c t i n g w h a t t y p e o f d a t a . 2 D d o c u m e n t a t i o n w o u l d g o s m o o t h w h e n b u i l d t h e m o d e l s , w h i l e i t i s
t i m e - c o n s u m i n g a n d n o t s o a c c u r a t e , c o n s i d e r i n g t h e p r o c e s s o f b u i l d i n g m a p p i n g . 3 D d o c u m e n t a t i o n w o u l d b e
c o n v e n i e n t a n d m o r e a c c u r a t e .
L a s e r s c a n n i n g i s s u i t a b l e f o r c a p t u r i n g t h e d e t a i l s a n d p h o t o g r a m m e t r y i s s u i t a b l e f o r c o l l e c t i n g l a n d s c a p i n g
i n f o r m a t i o n . S t i l l i t i s d i f f i c u l t t o c r e a t e a b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l w i t h t h i s t y p e o f d a t a ; w i t h f a s t e r c o m p u t e r s
a n d p e r h a p s n e w s o f t w a r e i n t h e f u t u r e , t h e p o i n t c l o u d s g e n e r a t e d b y l a s e r s c a n n i n g w o u l d b e s u f f i c i e n t o n t h e i r
o w n a s a n o t h e r t y p e o f d a t a f o r h i s t o r i c a l p r e s e r v a t i o n r e c o r d s .
S e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t w a s d o n e o n t h e s t r u c t u r a l m o d e l s o f t h e J a p a n e s e H o u s e t o e x p l o r e t h e b u i l d i n g
p e r f o r m a n c e i n a c o d e - l e v e l e a r t h q u a k e , a n d f i n d o u t t h e w e a k n e s s o f t h e s t r u c t u r e , o f f e r i n g r e c o m m e n d a t i o n s f o r
f u t u r e r e h a b i l i t a t i o n w o r k . T h e s i m u l a t i o n w a s r u n i n R o b o t S t r u c t u r a l A n a l y s i s , t h e m o d e l b e i n g i m p o s e d w i t h a
c o d e - l e v e l b a s e s h e a r . O n t h e b a s i s o f t h e r e s u l t s g i v e n b y t h e s o f t w a r e , s u g g e s t i o n s w e r e g i v e n a g a i n s t t h e
w e a k n e s s e s o f t h e s t r u c t u r e a r e o b s e r v e d i n t h e t e s t . T h e u s e o f t h e s o f t w a r e s h o w e d s o m e w e a k n e s s e s i n t h e
i n t e r o p e r a b i l i t y b e t w e e n s o f t w a r e p r o g r a m s a n d t h e i m p o r t a n c e o f e x p e r t u s e r s t o a c h i e v e a c c u r a t e r e s u l t s a n d p a s s
o n g u i d a n c e t o p r e s e r v a t i o n i s t s .
T h e e n t i r e p r o c e d u r e e x p l o r e d w a y s o f d a t a a c q u i s i t i o n , d a t a p r o c e s s i n g , a n d s e i s m i c a n a l y s i s o n h i s t o r i c b u i l d i n g s .
T h e s t u d y o n b u i l d i n g 3 D m o d e l s b a s e d o n v a r i o u s m e t h o d s g e n e r a t i n g b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l s , w o u l d b e
h e l p f u l f o r r e c o r d i n g t h e c u r r e n t s t a t u s o f b u i l d i n g s a s b o t h p o i n t c l o u d s a n d 3 d m o d e l s f o r h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n .
I t w a s c o n c l u d e d t h a t t h e t w o a s p e c t s t o p r e s e r v e h i s t o r i c b u i l d i n g s ( r e c o r d i n g a n d d o c u m e n t i n g h e r i t a g e s i n 2 D
w a y s a n d 3 D w a y s w i t h t h e h e l p o f B I M a n d a n a l y z i n g a n d o f f e r i n g s u g g e s t i o n s f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f s e i s m i c r i s k
a s s e s s m e n t ) , c o u l d u s e m o d e l s a n d m a t e r i a l s b a s e d o n d o c u m e n t a t i o n s c o l l e c t e d a n d s o r t e d o u t i n t h e f i r s t p h a s e f o r
t h e a n a l y s i s p h a s e . T h e i n v e s t i g a t i o n o f t h e s e i s m i c a n a l y s i s w a s t o d e t e r m i n e i f i t w e r e p o s s i b l e t o u s e B I M a n d
s e i s m i c s i m u l a t i o n t o p r e d i c t d a m a g e i n t h e J a p a n e s e H o u s e i n L o s A n g e l e s . I t w a s a q u a l i f i e d s u c c e s s .
T h e i n t e r a c t i o n s a m o n g d i f f e r e n t d o m a i n s b e c o m e m o r e f r e q u e n t a s t e c h n o l o g y d e v e l o p s . C o n s i d e r i n g t h e
w i d e s p r e a d a p p l i c a t i o n o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g c o m b i n i n g i t w i t h h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n a n d s e i s m i c r i s k
a s s e s s m e n t m a k e s s e n s e . B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g i s a v e r s a t i l e t o o l s i n c e i t i s c o m p a t i b l e w i t h d a t a s a v e d i n
v a r i o u s f o r m a t s . I t s u p p o r t s c o u n t l e s s t y p e s o f a n a l y s i s , w h e r e s e i s m i c a n a l y s i s i s i n c l u d e d a s w e l l . W i t h r e g a r d t o o n
w o r k o n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n , o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t w o r k i n g c o n t e n t i s t o d o c u m e n t t h e m a n d p r e s e r v e t h e m .
S e i s m i c d a m a g e i s a h i g h r i s k f o r b u i l d i n g s l o c a t e d o n e a r t h q u a k e a c t i v a t e d z o n e l i k e L o s A n g e l e s . I n t h i s c a s e ,
a p p l y i n g b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g t o s t u d y a b o u t s e i s m i c r i s k a s s e s s m e n t o n o l d e r i m p o r t a n t b u i l d i n g s c o u l d
b e ( b u t i s n o t a n e a s y p r o c e s s y e t ) a n e f f e c t i v e w a y t o f i g u r e o u t e f f i c i e n t w a y s t h a t c a n b e u s e d t o c o l l e c t d a t a ,
p r o c e s s d a t a , a n a l y z e d a t a i n t h e w h o l e p r o c e s s . T h e r e f o r e , h i s t o r i c b u i l d i n g s c a n b e b e t t e r p r e s e r v e d , a n d
p r e d i c t i o n s o f f u t u r e d a m a g e u s e d t o g u i d e c u r r e n t d e c i s i o n m a k i n g i n h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n .
7 4
R E F E R E N C E S
A E C . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p : / / w w w . a e c n o n o i s e . c o m /
A h m a d , Y . ( 2 0 0 6 ) . T h e s c o p e a n d d e f i n i t i o n s o f h e r i t a g e : F r o m t a n g i b l e t o i n t a n g i b l e . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f
H e r i t a g e S t u d i e s . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 8 0 / 1 3 5 2 7 2 5 0 6 0 0 6 0 4 6 3 9
A h n , K . U . , K i m , Y . J . , P a r k , C . S . , K i m , I . , & L e e , K . ( 2 0 1 4 ) . B I M i n t e r f a c e f o r f u l l v s . s e m i - a u t o m a t e d b u i l d i n g
e n e r g y s i m u l a t i o n . E n e r g y a n d B u i l d i n g s . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . e n b u i l d . 2 0 1 3 . 0 8 . 0 6 3
A l i r e z a e i , M . , N o o r i , M . , T a t a r i , O . , M a c k i e , K . R . , & E l g a m a l , A . ( 2 0 1 6 ) . B I M - b a s e d D a m a g e E s t i m a t i o n o f
B u i l d i n g s u n d e r E a r t h q u a k e L o a d i n g C o n d i t i o n . I n P r o c e d i a E n g i n e e r i n g .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . p r o e n g . 2 0 1 6 . 0 4 . 1 3 6
A S C E / S E I 7 - 1 0 . ( 2 0 1 0 ) . M i n i m u m d e s i g n l o a d s f o r b u i l d i n g s a n d o t h e r s t r u c t u r e s . I n A m e r i c a n S o c i e t y o f C i v i l
E n g i n e e r s .
A z h a r , S . ( 2 0 1 1 ) . B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) : T r e n d s , B e n e f i t s , R i s k s , a n d C h a l l e n g e s f o r t h e A E C
I n d u s t r y . L e a d e r s h i p a n d M a n a g e m e n t i n E n g i n e e r i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 6 1 / ( A S C E ) L M . 1 9 4 3 - 5 6 3 0 . 0 0 0 0 1 2 7
B a l t s a v i a s , E . P . ( 1 9 9 9 ) . A c o m p a r i s o n b e t w e e n p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g . I S P R S J o u r n a l o f
P h o t o g r a m m e t r y a n d R e m o t e S e n s i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / S 0 9 2 4 - 2 7 1 6 ( 9 9 ) 0 0 0 1 4 - 3
B a r a z z e t t i , L . , B a n f i , F . , B r u m a n a , R . , & P r e v i t a l i , M . ( 2 0 1 5 ) . C r e a t i o n o f P a r a m e t r i c B I M O b j e c t s f r o m P o i n t
C l o u d s U s i n g N u r b s . P h o t o g r a m m e t r i c R e c o r d . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 1 1 / p h o r . 1 2 1 2 2
B a r b e r , D . , & M i l l s , J . ( E d s . ) . ( 2 0 0 7 ) . 3 D L a s e r S c a n n i n g f o r H e r i t a g e : A d v i c e a n d g u i d a n c e t o u s e r s o n l a s e r
s c a n n i n g i n a r c h a e o l o g y a n d a r c h i t e c t u r e . E n g l i s h H e r i t a g e .
B e c e r i k - G e r b e r , B . , J a z i z a d e h , F . , L i , N . , & C a l i s , G . ( 2 0 1 2 ) . A p p l i c a t i o n A r e a s a n d D a t a R e q u i r e m e n t s f o r B I M -
E n a b l e d F a c i l i t i e s M a n a g e m e n t . J o u r n a l o f C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g a n d M a n a g e m e n t .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 6 1 / ( A S C E ) C O . 1 9 4 3 - 7 8 6 2 . 0 0 0 0 4 3 3
B e r t o l i n e , G . R . , W i e b e , E . N . , M i l l e r , C . L . , & N a s m a n , L . O . ( 2 0 0 3 ) . T e c h n i c a l g r a p h i c s c o m m u n i c a t i o n . M c G r a w -
H i l l .
B i a g i n i , C . , C a p o n e , P . , D o n a t o , V . , & F a c c h i n i , N . ( 2 0 1 6 ) . T o w a r d s t h e B I M i m p l e m e n t a t i o n f o r h i s t o r i c a l b u i l d i n g
r e s t o r a t i o n s i t e s . A u t o m a t i o n i n C o n s t r u c t i o n . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . a u t c o n . 2 0 1 6 . 0 3 . 0 0 3
B o e h l e r , W . , & M a r b s , A . ( 2 0 0 2 ) . 3 D s c a n n i n g i n s t r u m e n t s . P r o c e e d i n g s o f t h e C I P A W G 6 I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p
o n S c a n n i n g f o r C u l t u r a l H e r i t a g e R e c o r d i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 8 6 / 1 7 5 9 - 2 2 0 8 - 2 - 3
B o e y k e n s , S . ( 2 0 1 1 ) . U s i n g 3 D D e s i g n S o f t w a r e , B I M a n d G a m e E n g i n e s f o r A r c h i t e c t u r a l H i s t o r i c a l
R e c o n s t r u c t i o n . P r o c e e d i n g s o f t h e 1 4 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o m p u t e r A i d e d A r c h i t e c t u r a l D e s i g n F u t u r e s .
B r u m a n a , R . , O r e n i , D . , C u c a , B . , B i n d a , L . , C o n d o l e o , P . , & T r i g g i a n i , M . ( 2 0 1 4 ) . S t r a t e g y f o r i n t e g r a t e d s u r v e y i n g
t e c h n i q u e s f i n a l i z e d t o i n t e r p r e t i v e m o d e l s i n a B y z a n t i n e C h u r c h , M e s o p o t a m , A l b a n i a . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f
A r c h i t e c t u r a l H e r i t a g e . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 5 8 3 0 5 8 . 2 0 1 2 . 7 5 6 0 7 7
C e n t r e , U . W . ( n . d . ) . T h e W o r l d H e r i t a g e C o n v e n t i o n . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / w h c . u n e s c o . o r g / e n / c o n v e n t i o n /
C h a r a l a m b o s , G . , D i m i t r i o s , V . , & S y m e o n , C . ( 2 0 1 4 ) . D a m a g e a s s e s s m e n t , c o s t e s t i m a t i n g , a n d s c h e d u l i n g f o r p o s t -
e a r t h q u a k e b u i l d i n g r e h a b i l i t a t i o n u s i n g B I M . I n C o m p u t i n g i n C i v i l a n d B u i l d i n g E n g i n e e r i n g ( 2 0 1 4 ) ( p p . 3 9 8 - 4 0 5 ) .
C h e n g , H . M . , Y a n g , W . B i n , & Y e n , Y . N . ( 2 0 1 5 ) . B I M a p p l i e d i n h i s t o r i c a l b u i l d i n g d o c u m e n t a t i o n a n d
r e f u r b i s h i n g . I n I n t e r n a t i o n a l A r c h i v e s o f t h e P h o t o g r a m m e t r y , R e m o t e S e n s i n g a n d S p a t i a l I n f o r m a t i o n S c i e n c e s -
I S P R S A r c h i v e s . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 5 1 9 4 / i s p r s a r c h i v e s - X L - 5 - W 7 - 8 5 - 2 0 1 5
7 5
C o c k e , D . ( n . d . ) . 2 0 1 8 U S C H i s t o r i c B u i l d i n g s b y D a v i d C o c k e [ P D F ] .
C y A r k - G o o g l e A r t s & C u l t u r e . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / a r t s a n d c u l t u r e . g o o g l e . c o m / p a r t n e r / c y a r k
C o u n s e l l , J . , & N a g y , G . ( 2 0 1 7 ) . 1 7 P a r t i c i p a t o r y s e n s i n g f o r c o m m u n i t y e n g a g e m e n t w i t h H B I M . H e r i t a g e b u i l d i n g
i n f o r m a t i o n m o d e l l i n g , 2 4 2 .
D o r e , C . , M u r p h y , M . , M c C a r t h y , S . , B r e c h i n , F . , C a s i d y , C . , & D i r i x , E . ( 2 0 1 5 ) . S t r u c t u r a l s i m u l a t i o n s a n d
c o n s e r v a t i o n a n a l y s i s — h i s t o r i c b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l ( H - B I M ) . I S P R S I n t A r c h P h o t o g r a m m R e m o t e S e n s
S p a t I n f S c i . 2 0 1 5 ; 4 0 ( 5 ) / W 4 ( 5 W 4 ) : 3 5 1 – 7 .
E a m e s , M . , D i x o n , T . , L a n n o n , S . C . , H u n t , M . , D e L a u r e n t i s , C . , M a r v i n , S . , . . . & G e o r g i a d o u , M . C . ( 2 0 1 4 ) .
R e t r o f i t 2 0 5 0 : c r i t i c a l c h a l l e n g e s f o r u r b a n t r a n s i t i o n s .
E N 1 9 9 0 . ( 2 0 0 2 ) . E u r o c o d e - B a s i s o f s t r u c t u r a l d e s i g n . E n . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 6 8 0 / c i e n . 1 4 4 . 6 . 8 . 4 0 6 0 9
F a b b r i , K . , Z u p p i r o l i , M . , & A m b r o g i o , K . ( 2 0 1 2 ) . H e r i t a g e b u i l d i n g s a n d e n e r g y p e r f o r m a n c e : M a p p i n g w i t h G I S
t o o l s . E n e r g y a n d B u i l d i n g s . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . e n b u i l d . 2 0 1 2 . 0 1 . 0 1 8
E n g l i s h H e r i t a g e H o m e P a g e . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / w w w . e n g l i s h - h e r i t a g e . o r g . u k /
E x t r e m e L o a d i n g f o r S t r u c t u r e s - N o n l i n e a r S t r u c t u r a l A n a l y s i s S o f t w a r e . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m
h t t p s : / / w w w . e x t r e m e l o a d i n g . c o m /
F a i , S . , G r a h a m , K . , D u c k w o r t h , T . , W o o d , N . , & A t t a r , R . ( 2 0 1 1 , S e p t e m b e r ) . B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l l i n g a n d
h e r i t a g e d o c u m e n t a t i o n . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 2 3 r d I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m , I n t e r n a t i o n a l S c i e n t i f i c C o m m i t t e e f o r
D o c u m e n t a t i o n o f C u l t u r a l H e r i t a g e ( C I P A ) , P r a g u e , C z e c h R e p u b l i c ( p p . 1 2 - 1 6 ) .
F i l i p p i , M . ( 2 0 1 5 ) . R e m a r k s o n t h e g r e e n r e t r o f i t t i n g o f h i s t o r i c b u i l d i n g s i n I t a l y . E n e r g y a n d B u i l d i n g s .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . e n b u i l d . 2 0 1 4 . 1 1 . 0 0 1
F o u r A p p r o a c h e s t o t h e T r e a t m e n t o f H i s t o r i c P r o p e r t i e s - T e c h n i c a l P r e s e r v a t i o n S e r v i c e s , N a t i o n a l P a r k S e r v i c e .
( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / w w w . n p s . g o v / t p s / s t a n d a r d s / f o u r - t r e a t m e n t s . h t m
G i o n f r i d d o , J . , & S a l c e , L . ( 2 0 1 5 , J a n u a r y 1 2 ) . S E I S M I C P E R F O R M A N C E A N A L Y S I S A N D B I M . R e t r i e v e d f r o m
h t t p s : / / c s e n g i n e e r m a g . c o m / a r t i c l e / s e i s m i c - p e r f o r m a n c e - a n a l y s i s - a n d - b i m /
G r a v - P i t t o c k . ( 2 0 1 8 , D e c e m b e r 0 6 ) . V i s i t P o r t l a n d ' s F i n e s t H i s t o r i c H o u s e M u s e u m . R e t r i e v e d f r o m
h t t p : / / p i t t o c k m a n s i o n . o r g /
G r i f f i s , F . H . , & S t u r t s , C . S . ( 2 0 0 0 ) . F I A P P a n d t h e t h r e e - d i m e n s i o n a l c o m p u t e r m o d e l . I n C o n s t r u c t i o n C o n g r e s s
V I : B u i l d i n g T o g e t h e r f o r a B e t t e r T o m o r r o w i n a n I n c r e a s i n g l y C o m p l e x W o r l d ( p p . 9 9 6 - 1 0 0 0 ) .
H a l l , M . ( 2 0 1 7 ) . C u l t u r a l h e r i t a g e a s c i v i l i s i n g m i s s i o n : f r o m d e c a y t o r e c o v e r y . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f H e r i t a g e
S t u d i e s . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 8 0 / 1 3 5 2 7 2 5 8 . 2 0 1 6 . 1 2 1 8 9 1 7
H a m b u r g e r , R . O . , R o j a h n , C . , H e i n t z , J . A . , & M a h o n e y , M . G . ( 2 0 1 2 ) . F E M A P 5 8 : N e x t - g e n e r a t i o n b u i l d i n g
s e i s m i c p e r f o r m a n c e a s s e s s m e n t m e t h o d o l o g y . I n P r o c e e d i n g s o f t h e 1 5 t h W o r l d C o n f e r e n c e o n E a r t h q u a k e
E n g i n e e r i n g .
H e g a z i , Y . S . ( 2 0 1 7 ) . H B I M a p p l i c a t i o n s i n E g y p t i a n h e r i t a g e s i t e s . I n H e r i t a g e B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l l i n g .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 4 3 2 4 / 9 7 8 1 3 1 5 6 2 8 0 1 1
H i s t o r i c E n g l a n d . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / h i s t o r i c e n g l a n d . o r g . u k /
7 6
I B C , I . ( 2 0 1 2 ) . I n t e r n a t i o n a l C o d e C o u n c i l . I n t e r n a t i o n a l B u i l d i n g C o d e . I n t e r n a t i o n a l C o d e C o u n c i l : W a s h i n g t o n
D C , U n i t e d S t a t e s .
I n t e r n a t i o n a l C o u n c i l o n M o n u m e n t s a n d S i t e s . T h e V e n i c e C h a r t e r 1 9 6 4 , I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o f A r c h i t e c t s a n d
T e c h n i c i a n s o f H i s t o r i c M o n u m e n t s § ( 1 9 6 4 ) . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 9 6 4
J . C . M c G l o n e , M a n u a l o f P h o t o g r a m m e t r y , 5 t h E d i t i o n , A m e r i c a n S o c i e t y f o r P h o t o g r a m m e t r y a n d R e m o t e S e n s i n g ,
B e t h e s d a , M D , 2 0 0 4 .
J o r d a n - P a l o m a r , I . , T z o r t z o p o u l o s , P . , G a r c í a - V a l l d e c a b r e s , J . , & P e l l i c e r , E . ( 2 0 1 8 ) . P r o t o c o l t o m a n a g e h e r i t a g e -
b u i l d i n g i n t e r v e n t i o n s u s i n g h e r i t a g e b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l l i n g ( H B I M ) . S u s t a i n a b i l i t y ( S w i t z e r l a n d ) .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 3 3 9 0 / s u 1 0 0 4 0 9 0 8
K i l b y , T . , & K i l b y , B . ( 2 0 1 8 ) . A D i f f e r e n t V i e w : U s i n g D r o n e s t o D o c u m e n t H i s t o r i c P l a c e s . I n F o r u m
J o u r n a l ( V o l . 3 2 , N o . 1 , p p . 1 3 - 2 1 ) . N a t i o n a l T r u s t f o r H i s t o r i c P r e s e r v a t i o n .
K h a l i l , H . B . ( 2 0 1 7 ) . H B I M a n d e n v i r o n m e n t a l s i m u l a t i o n : P o s s i b i l i t i e s a n d c h a l l e n g e s . I n H e r i t a g e B u i l d i n g
I n f o r m a t i o n M o d e l l i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 4 3 2 4 / 9 7 8 1 3 1 5 6 2 8 0 1 1
L a g o m a r s i n o , S . , & C a t t a r i , S . ( 2 0 1 5 ) . P E R P E T U A T E g u i d e l i n e s f o r s e i s m i c p e r f o r m a n c e - b a s e d a s s e s s m e n t o f
c u l t u r a l h e r i t a g e m a s o n r y s t r u c t u r e s . B u l l e t i n o f E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 5 1 8 - 0 1 4 - 9 6 7 4 -
1
L a t e s t C i v i l E n g i n e e r S o f t w a r e . ( n . d . ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / w w w . c i v i l a x . c o m / c i v i l - e n g i n e e r i n g - s o f t w a r e /
L i g n o l a , G . P . , & M a n f r e d i , G . ( 2 0 1 1 ) . D a m a g e a s s e s s m e n t a n d d e s i g n o f s t r u c t u r a l i n t e r v e n t i o n s f o r m o n t e d i P i e t á
i n N a p l e s , I t a l y . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f A r c h i t e c t u r a l H e r i t a g e . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 8 0 / 1 5 5 8 3 0 5 8 . 2 0 1 0 . 4 8 3 5 6 5
L o c . g o v . ( 2 0 1 8 ) . H i s t o r i c A m e r i c a n B u i l d i n g s S u r v e y / H i s t o r i c A m e r i c a n E n g i n e e r i n g R e c o r d / H i s t o r i c A m e r i c a n
L a n d s c a p e s S u r v e y - T e c h n i c a l N o t e : H A B S / H A E R / H A L S D o c u m e n t a t i o n - P r i n t s & P h o t o g r a p h s O n l i n e C a t a l o g
( L i b r a r y o f C o n g r e s s ) . [ o n l i n e ] A v a i l a b l e a t : h t t p : / / w w w . l o c . g o v / p i c t u r e s / c o l l e c t i o n / h h / t e c h n o t e . h t m l [ A c c e s s e d 1 9
N o v . 2 0 1 8 ] .
M a i e t t i , F . , D i G i u l i o , R . , P i a i a , E . , M e d i c i , M . , & F e r r a r i , F . ( 2 0 1 8 , J u n e ) . E n h a n c i n g H e r i t a g e f r u i t i o n t h r o u g h 3 D
s e m a n t i c m o d e l l i n g a n d d i g i t a l t o o l s : t h e I N C E P T I O N p r o j e c t . I n I O P C o n f e r e n c e S e r i e s : M a t e r i a l s S c i e n c e a n d
E n g i n e e r i n g ( V o l . 3 6 4 , N o . 1 , p . 0 1 2 0 8 9 ) . I O P P u b l i s h i n g .
M a r s h a l l , G . , & S t u t z , G . ( 2 0 1 1 ) . H a n d b o o k o f O p t i c a l a n d L a s e r S c a n n i n g , P e r f o r m a n c e , a n d D e s i g n . I n H a n d b o o k
o f O p t i c a l a n d L a s e r S c a n n i n g , S e c o n d E d i t i o n . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 0 3 / P h y s R e v B . 8 6 . 2 0 5 1 0 1
M e g a h e d , N . ( 2 0 1 5 ) . T o w a r d s a t h e o r e t i c a l f r a m e w o r k f o r H B I M a p p r o a c h i n h i s t o r i c p r e s e r v a t i o n a n d
m a n a g e m e n t . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f A r c h i t e c t u r a l R e s e a r c h : A r c h N e t - I J A R , 9 ( 3 ) , 1 3 0 - 1 4 7 .
M e s k e l l , L . ( 2 0 1 3 ) . U N E S C O ’ s W o r l d H e r i t a g e C o n v e n t i o n a t 4 0 . C u r r e n t A n t h r o p o l o g y .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 8 6 / 6 7 1 1 3 6
M c L e o d , K . S . , & G r i s w o l d , J . ( n . d . ) . P e e l i n g A w a y t h e L a y e r s : T h e H u n t i n g t o n ’ s J a p a n e s e H o u s e T e l l s I t s
S t o r y [ P D F ] .
h t t p : / / w w w . i c o m - c c . o r g / u l / c m s / f c k - u p l o a d e d / d o c u m e n t s / D E M H I S T _ I C O M - C C J o i n t I n t e r i m M e e t i n g 2 0 1 2 / 1 5 -
S u t h e r l i n - H u n t i n g t o n - D E M H I S T _ I C O M C C - L A _ 2 0 1 2 . p d f
M o k h a , A . S . , A m i n , N . , C o n s t a n t i n o u , M . C . , & Z a y a s , V . ( 1 9 9 6 ) . S e i s m i c i s o l a t i o n r e t r o f i t o f l a r g e h i s t o r i c
b u i l d i n g . J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , 1 2 2 ( 3 ) , 2 9 8 - 3 0 8 .
7 7
M o l i n a , S . , L a n g , D . H . , & L i n d h o l m , C . D . ( 2 0 1 0 ) . S E L E N A - A n o p e n - s o u r c e t o o l f o r s e i s m i c r i s k a n d l o s s
a s s e s s m e n t u s i n g a l o g i c t r e e c o m p u t a t i o n p r o c e d u r e . C o m p u t e r s a n d G e o s c i e n c e s .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . c a g e o . 2 0 0 9 . 0 7 . 0 0 6
M o n u m e n t s , I i . I . C . o f A . a n d T . o f H . ( 1 9 6 4 ) . I n t e r n a t i o n a l C h a r t e r f o r t h e c o n s e r v a t i o n a n d r e s t o r a t i o n o f
m o n u m e n t s a n d s i t e s ( T h e V e n i c e C h a r t e r 1 9 6 4 ) . I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o f A r c h i t e c t s a n d T e c h n i c i a n s o f H i s t o r i c
M o n u m e n t s .
N a r a y a n , K . L . , R a o , K . M . , & S a r c a r , M . M . M . C o m p u t e r A i d e d D e s i g n a n d M a n u f a c t u r i n g .
O l i v e i r a , C . S . ( 2 0 0 3 ) . S e i s m i c v u l n e r a b i l i t y o f h i s t o r i c a l c o n s t r u c t i o n s : A c o n t r i b u t i o n . B u l l e t i n o f E a r t h q u a k e
E n g i n e e r i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 2 3 / A : 1 0 2 4 8 0 5 4 1 0 4 5 4
O r e n i , D . , B r u m a n a , R . , G e o r g o p o u l o s , A . , & C u c a , B . ( 2 0 1 3 ) . H B I M F O R C O N S E R V A T I O N A N D
M A N A G E M E N T O F B U I L T H E R I T A G E : T O W A R D S A L I B R A R Y O F V A U L T S A N D W O O D E N B E A N
F L O O R S . I S P R S A n n a l s o f P h o t o g r a m m e t r y , R e m o t e S e n s i n g a n d S p a t i a l I n f o r m a t i o n S c i e n c e s .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 5 1 9 4 / i s p r s a n n a l s - I I - 5 - W 1 - 2 1 5 - 2 0 1 3
O r e n i , D . , K a r i m i , G . , & B a r a z z e t t i , L . ( 2 0 1 7 ) . A p p l y i n g b i m t o b u i l t h e r i t a g e w i t h c o m p l e x s h a p e s : T h e i c e h o u s e
o f f i l a r e t e ' s o s p e d a l e m a g g i o r e i n m i l a n , I t a l y .
P e n t t i l ä , H . , R a j a l a , M . , & F r e e s e , S . ( 2 0 0 7 ) . B u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l l i n g o f m o d e r n h i s t o r i c b u i l d i n g s .
P e r r o n e , D . , & F i l i a t r a u l t , A . ( 2 0 1 7 ) . A u t o m a t e d s e i s m i c d e s i g n o f n o n - s t r u c t u r a l e l e m e n t s w i t h b u i l d i n g
i n f o r m a t i o n m o d e l l i n g . A u t o m a t i o n i n C o n s t r u c t i o n . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . a u t c o n . 2 0 1 7 . 0 9 . 0 0 2
P r e s e r v a t i o n M a r y l a n d . ( n . d . ) . P r e s e r v e C a s t S 1 E 1 : T h e D r o n e Z o n e w i t h E l e v a t e d E l e m e n t . R e t r i e v e d f r o m
h t t p s : / / w w w . p r e s e r v a t i o n m a r y l a n d . o r g / p r e s e r v e c a s t - p o d c a s t - d r o n e - t e c h n o l o g y - e l e v a t e d - e l e m e n t /
P r i e s t l e y , M . J . N . ( 2 0 0 0 ) . P e r f o r m a n c e b a s e d s e i s m i c d e s i g n . B u l l e t i n o f t h e N e w Z e a l a n d S o c i e t y f o r E a r t h q u a k e
E n g i n e e r i n g . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . e n g s t r u c t . 2 0 0 3 . 0 8 . 0 0 3
Q u a t t r i n i , R . , P i e r d i c c a , R . , F r o n t o n i , E . , & B a r c a g l i o n i , R . ( 2 0 1 6 ) . V I R T U A L R E C O N S T R U C T I O N O F L O S T
A R C H I T E C T U R E S : F R O M T H E T L S S U R V E Y T O A R V I S U A L I Z A T I O N . I n t e r n a t i o n a l A r c h i v e s o f t h e
P h o t o g r a m m e t r y , R e m o t e S e n s i n g & S p a t i a l I n f o r m a t i o n S c i e n c e s , 4 1 .
R y p k e m a , D . D . ( 2 0 0 8 ) . H e r i t a g e C o n s e r v a t i o n a n d t h e L o c a l E c o n o m y G L O B A L U R B A N D E V E L O P M E N T
V o l u m e 4 I s s u e 1 A u g u s t 2 0 0 8 G l o b a l U r b a n D e v e l o p m e n t . G l o b a l U r b a n D e v e l o p m e n t M a g a z i n e .
S t e u e r , J . ( 1 9 9 2 ) . D e f i n i n g V i r t u a l R e a l i t y : D i m e n s i o n s D e t e r m i n i n g T e l e p r e s e n c e . J o u r n a l o f C o m m u n i c a t i o n .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 1 1 1 / j . 1 4 6 0 - 2 4 6 6 . 1 9 9 2 . t b 0 0 8 1 2 . x
S a n d m e i e r , T . ( 2 0 1 9 , M a r c h 1 8 ) . P e r s o n a l i n t e r v i e w .
S c h i e r l e , G . G . ( 2 0 1 2 ) . S t r u c t u r e a n d d e s i g n ( 1 s t e d . ) . S a n D i e g o , C A : C o g n e l l a .
S e n s e 3 D S c a n n e r . ( 2 0 1 5 , J u l y 0 6 ) . R e t r i e v e d f r o m h t t p s : / / b e s - s o l u t i o n s . c o m / 3 d - s c a n n i n g - t e c h n o l o g y / s e n s e - 3 d -
s c a n n e r /
S h a h i , S . ( 2 0 1 9 , M a r c h 5 ) . P e r s o n a l i n t e r v i e w .
S t y l i a n i d i s , E . , P a t i a s , P . , & Q u i n t e r o , M . S . ( 2 0 1 1 ) . I n t r o d u c t i o n t o h e r i t a g e d o c u m e n t a t i o n - b e s t p r a c t i c e s a n d
a p p l i c a t i o n s . I n C I P A 2 0 1 1 X X I I I I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m , P r a g u e , C z e c h R e p u b l i c .
T o l d o , I . ( n . d . ) . I N F O R M I N G C O N S E R V A T I O N : I m p l e m e n t a t i o n o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g s y s t e m s f o r
a r c h i t e c t u r a l h e r i t a g e c o n s e r v a t i o n . ( D o c t o r a l d i s s e r t a t i o n , U n i v e r s i t y o f S o u t h e r n C a l i f o r n i a )
7 8
V i l l a v e r d e , R . ( 1 9 9 7 ) . S e i s m i c D e s i g n o f S e c o n d a r y S t r u c t u r e s : S t a t e o f t h e A r t . J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g .
h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 6 1 / ( A S C E ) 0 7 3 3 - 9 4 4 5 ( 1 9 9 7 ) 1 2 3 : 8 ( 1 0 1 1 )
V o l k , R . , S t e n g e l , J . , & S c h u l t m a n n , F . ( 2 0 1 4 ) . B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l i n g ( B I M ) f o r e x i s t i n g b u i l d i n g s -
L i t e r a t u r e r e v i e w a n d f u t u r e n e e d s . A u t o m a t i o n i n C o n s t r u c t i o n . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . a u t c o n . 2 0 1 3 . 1 0 . 0 2 3
W a l s t o n , S . ( 1 9 7 8 ) . T h e p r e s e r v a t i o n a n d c o n s e r v a t i o n o f A b o r i g i n a l a n d P a c i f i c c u l t u r a l m a t e r i a l i n A u s t r a l i a n
m u s e u m s . I C C M b u l l e t i n , 4 ( 4 ) , 9 - 2 1 .
W e e k s , K . D . , & G r i m m e r , A . E . ( 1 9 9 5 ) . T h e S e c r e t a r y o f t h e I n t e r i o r ’ s S t a n d a r d s f o r t h e T r e a t m e n t o f H i s t o r i c
P r o p e r t i e s : W i t h G u i d e l i n e s f o r P r e s e r v i n g , R e h a b i l i t a t i n g , R e s t o r i n g & R e c o n s t r u c t i n g H i s t o r i c B u i l d i n g s . H i s t o r i c
P r e s e r v a t i o n .
W e l c h , D . P . , S u l l i v a n , T . J . , & F i l i a t r a u l t , A . ( 2 0 1 4 ) . P o t e n t i a l o f B u i l d i n g I n f o r m a t i o n M o d e l l i n g f o r s e i s m i c r i s k
m i t i g a t i o n i n b u i l d i n g s . B u l l e t i n o f t h e N e w Z e a l a n d S o c i e t y f o r E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g .
Y a s t i k l i , N . ( 2 0 0 7 ) . D o c u m e n t a t i o n o f c u l t u r a l h e r i t a g e u s i n g d i g i t a l p h o t o g r a m m e t r y a n d l a s e r s c a n n i n g . J o u r n a l o f
C u l t u r a l H e r i t a g e . h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . c u l h e r . 2 0 0 7 . 0 6 . 0 0 3
7 9
A P P E N D I X A
T r i b u t a r y a r e a c a l c u l a t i o n s f o r F r a m e 6 o n t h e s e c o n d f l o o r o f t h e J a p a n e s e H o u s e a t t h e H u n t i n g t o n L i b r a r y :
T o t a l l a t e r a l s h e a r f o r c e : 7 . 2 k i p
T r i b u t a r y a r e a f o r B 6 : K
T r i b u t a r y a r e a f o r C 6 : 2 K
T r i b u t a r y a r e a f o r D 6 : 2 K
T r i b u t a r y a r e a f o r F 6 : K
L a t e r a l s h e a r f o r c e o n B 6 : 1 . 2 k i p
L a t e r a l s h e a r f o r c e o n C 6 : 2 . 4 k i p
L a t e r a l s h e a r f o r c e o n D 6 : 2 . 4 k i p
L a t e r a l s h e a r f o r c e o n F 6 : 1 . 2 k i p

Abstract (if available)

Linked assets

University of Southern California Dissertations and Theses

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Asset Metadata

Creator Xu, Yi (author)

Core Title Planning in advance for rehabilitation and restoration using BIM and seismic simulation to record and analyze the Japanese House in Los Angeles

School School of Architecture

Degree Master of Building Science

Degree Program Building Science

Publication Date 04/25/2019

Defense Date 03/20/2019

Publisher University of Southern California (original), University of Southern California. Libraries (digital)

Tag BIM,H-BIM,Heritage Conservation,Japanese House at the Huntington Library,OAI-PMH Harvest

Format application/pdf (imt)

Language English

Contributor Electronically uploaded by the author (provenance)

Advisor Kensek, Karen M. (committee chair), Sandmeier, Trudi (committee member), Schierle, Goetz G. (committee member), Shahi, Santosh (committee member)

Creator Email 243387187@qq.com,yxu772@usc.edu

Permanent Link (DOI) https://doi.org/10.25549/usctheses-c89-146959

Unique identifier UC11662252

Identifier etd-XuYi-7267.pdf (filename),usctheses-c89-146959 (legacy record id)

Legacy Identifier etd-XuYi-7267.pdf

Dmrecord 146959

Document Type Thesis

Format application/pdf (imt)

Rights Xu, Yi

Type texts

Source University of Southern California (contributing entity), University of Southern California Dissertations and Theses (collection)

Access Conditions The author retains rights to his/her dissertation, thesis or other graduate work according to U.S. copyright law. Electronic access is being provided by the USC Libraries in agreement with the a...

Repository Name University of Southern California Digital Library

Repository Location USC Digital Library, University of Southern California, University Park Campus MC 2810, 3434 South Grand Avenue, 2nd Floor, Los Angeles, California 90089-2810, USA