Archicad Elementar

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VI-a, 2008

215

Modelarea structurilor spaţiale în Arhicad Văleanu Alexandru – elev, Grupul Şcolar Industrial Râşnov, e-mail: [email protected] Dudulean Cristian, ing. drd., Grupul Şcolar Industrial Râşnov, e-mail: [email protected] Abstract Lucrarea îşi propune exemplificarea modelării tridimensionale a structurilor arhitectonice cu ajutorul programului ARHICAD al companiei Graphisoft. Pentru exemplificare s-a ales clădirea unei unităţi şcolare, iar modelul rezultat a fost prezentat sub forma unui proiect în vederea obţinerii certificatului de competenţă profesională, la sfârşitul clasei a XII-a de liceu. Lucrarea conţine modul de lucru şi etapele parcurse în vederea modelării 3D a clădirii Grupului Şcolar Industrial Râşnov, pornind de la planurile reale în 2D ale clădirii. 1. Proiectarea asistată de calculator în arhitectură Proiectarea asistată de calculator se aplică pe scară largă în diverse domenii de activitate: mecanică, arhitectură, medicină, astronomie, etc. Procesul presupune folosirea unor softuri specializate, softuri ce pot fi grupate după domeniul de utilizare astfel: − Aplicaţii CAD având caracter general, folosite în diverse domenii de activitate: (AutoCAD, Inventor, SolidWorks, CATIA, SolidEdge etc.) − Aplicaţiile CAD specializate pe un domeniu restrâns (Allplan, ArhiCAD - pentru arhitectură, OrCAD pentru electronică) Programele CAD au permis trecerea de la desenul de planşetă, la realizarea desenelor pe calculator, iar prin apariţia bibliotecilor pentru elementele componente standardizate s-a putut mări productivitatea. În arhitectură, folosirea metodelor de proiectare pe calculator (termenul consacrat este Computer Aided Architectural) oferă posibilitatea divizării proiectului în părţi mai mici care vor putea fi refolosite în cadrul altor proiecte, se crează posibilitatea de scalare automată a desenelor, lucru ce măreşte productivitatea şi scade posibilitatea apariţiei erorilor.[1] Aplicaţiile CAD sunt utilizate în majoritatea atelierelor de proiectare ale inginerilor şi arhitecţilor, astfel că, din punct de vedere profesional, este obligatorie cunoşterea celor mai reprezentative softuri din domeniu. De regulă, aceste aplicaţii se folosesc pentru proiectare, de la realizarea schiţelor până la tipărirea desenelor. Desenele sunt obţinute fie sub o formă care să permită prezentarea proiectului beneficiarilor, fie sub forma unor desene de execuţie ce vor servi drept documentaţie de lucru pentru constructori. Desenele se prezintă fie în formă clasică (2D), fie se construieşte mai întâi un model 3D al proiectului (folosit pentru prezentări) din care softul extrage automat vederile, secţiunile şi cotele pentru desenul 2D în vederea tipăririi documentaţiei pentru constructori şi autorizări. Proiectarea în arhitectură presupune îmbinarea unor cunoştinţe solide de ingineria construcţiilor, logistică, design, geometrie, ergonomie, toate aflate sub principiile esteticii şi artei. Practic, arhitectura se află la intersecţia dintre tehnic, artistic şi social.

216

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea “Ovidius” Constanţa

Programele CAD specializate pe arhitectură caută să răspundă cerinţelor enunţate anterior. Producători ca Nemetschek, Bentley, Graphisoft sau Autodesk au inclus în fiecare versiune a pachetelor soft, elemente care să ofere produselor atributul de „BIM compliant” (BIM- Building Information Model) adică model informaţional flexibil al construcţiei. O prezentare detaliată a conceptului se face în [2]. Mai mult, producători cum este Nemetschek şi-au extins domeniul de activitate mergând dincolo de graniţele proiectului, către zona de administraţie publică, oferind suport (programul se numeşte Allfa) pentru exploatarea construcţiei pe toată durata de viaţă a acesteia. Se utilizează informaţii din zona de proiectare (dimensiuni şi calităţi de suprafeţe, volume etc.) în partea de exploatare: cine ştie mai bine decât proiectantul câtă suprafaţă de zidărie este într-un hotel (pentru programarea zugrăvirii), ce suprafaţă are planşeul (pentru schimbarea mochetei), ce suprafaţă are tâmplăria (pentru vopsit), sau, ce suprafaţă locuibilă are un imobil închiriat (pentru calculul taxelor). [3] 2. Arhicad – instrument de proiectare 3D al clădirilor virtuale Archicad oferă o soluţie completă şi flexibilă de proiectare, produsul făcând parte din categoria BIM (Building Information Modeling). Ultima versiune apărută în 2008, (ArchiCAD 12) se concentrează pe viteză, proiectare şi documentaţie, introducând suport multi-procesor, un nou sistem de Pereţi Cortină şi functia 3D Document, o premieră pentru o aplicaţie BIM, menţinând eficienţa şi acurateţea în documentaţie.[4] ArchiCAD beneficiază de conceptul Virtual Building, de obiecte inteligente, de vizualizare imediată, de o arhivare eficientă şi de o interfaţă intuitivă [5]. În figura 1 se prezintă principalele zone ale interfeţei Arhicad: − Toolbox – amplasată în marginea din stânga a ferestrei de lucru, această zonă cuprinde o serie de butoane de selecţie, construcţie 3D, desen 2D şi vizualizare. − Info Box – oferă un permanent feedback asupra elementelor de construcţie. Permite accesul permanent la setările oricărui element şi modificarea imediată a parametrilor acestuia, afişază pictograma activă împreună cu metodele geometrice de construcţie curente. − Quick Option Bar – conţine scara de reprezentare a desenului, stratul (layerul) desenului şi planul desenului. − Menu bar – conţine meniurile derulante cu comenzi. O facilitate oferită de Arhicad este posibilitatea salvării proiectului într-o serie de formate, compatibile cu cele mai răspândite softuri de modelare 3D, interesantă fiind opţiunea salvării modelului în format VRML, iar de aici posibilitatea vizualizării acestuia prin tehnici de realitate virtuală. Programul foloseşte concepte obişnuite cum ar fi: pereţi, uşi, planşee, acoperiş. Procesul de proiectare urmăreşte aceeaşi paşi ca în proiectarea tradiţională, dar în loc să proiectăm în 2D, se folosesc obiecte inteligente în 3 dimensiuni cu atribute complexe. Scopul lucrării este elaborarea practică a modelului 3D al clădirii Grupului Şcolar Industrial Râşnov, pornindu-se de la desenele în 2D ale acesteia. Rezultatul final, modelul 3D, a constituit partea practică a lucrării de obţinere a certificatului de competenţă profesională nivelul 3, calificarea tehnician-proiectant CAD la sfârşitul clasei a XII-a. – Figura 2. Pentru documentare am folosit mai ales tutorialul „ Descoperiţi Arhicad-ul – Clădirea virtuală, calea uşoară prin folosirea Arhicad-ului” [5].

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VI-a, 2008

Bara de informaţii

Bara de meniu

Bara de instrumente

Navigator

Fereastra de lucru

Bara pentru opţiuni rapide Butoane de navigare

Figura 1. Interfaţa ArhiCad

Figura 2. Modelul 3D al clădirii

217

218

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea “Ovidius” Constanţa

3. Etapele realizării practice a modelului 3D 3.1. Stabilirea bazei de construcţie

Figura 3. Crearea unei baze de construcţie

Figura 4. Fereastra 3D Explore Information

Se parcurg următorii paşi: - Crearea unei baze de construcţie – figura 3 – se obţine prin activarea comenzii Slab din Toolbox şi a comenzii “Settings Dialog” cu ajutorul butonului din Info Box. Fereastra “Slab Default Settings” permite iniţializarea setărilor necesare, inclusiv cele legate de geometrie, poziţionare, plaşeu, secţiune, model (Geometry and Positioning, Floor Plan, Section, Model, Materials). De asemenea, putem alege stratul (layer-ul) în care se va plasa elementul. Pornind din origine se desenează un dreptunghi care va constitui baza de construcţie a clădirii. Pentru a vizualiza desenul 3D se deschide fereastra 3D din meniul derulant Window, butonul “Explore”, disponibil doar în proiecţie perspectivă, care permite navigarea şi explorarea rapidă folosind tastatura după cum se specifică în fereastra “3D Explore Information” (figura 4). -

crearea fundaţiei clădirii – prin activarea comenzii Wall

din

Toolbox şi efectuarea setărilor din ferestra “Wall Default Settings” (se aleg înălţimea, grosimea şi culoarea zidului) după care se începe trasarea pereţilor. - crearea planşeului parterului - se activează comanda Slab şi se setează înălţimea la care va fi desenat, precum şi culoarea. Figura 5 prezintă baza de construcţie reprezentată în 2D, utilizatorul având permanent posibilitatea vizualizării rezultatelor în 3D.

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VI-a, 2008

219

Figura 5. Baza de construcţie în 2D

3.2. Crearea pereţilor parterului Pereţii se trasează prin activarea comenzii Wall

din Toolbox, după care se alege

înălţimea pereţilor şi înălţimea bazei acestora, din ferestra “Wall Default Settings” şi se trasează pereţii exteriori ca în etapa anterioară. În acelaşi mod se vor construi pereţii interiori rezultatul putând fi vizualizat fie în 2D, ca în figura 5, fie în 3D, ca în figura 6.

Figura 6. Vizualizarea în 3D a parterului

3.3. Construcţia uşilor şi a ferestrelor , se deschide fereastra “Door Settings Dialog” Se activează comanda Door şi se introduc dimensiunile uşilor, se alege modelul dorit, panourile uşilor, se aleg materialele şi modul de ancorare a uşii. Punctele de ancorare pot fi Center (mijloc) şi Side (pe o parte). În

220

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea “Ovidius” Constanţa

funcţie de metoda aleasă modul de inserare diferă. De exemplu daca alegem metoda Center pentru a insera o uşă trebuie să specificăm un punct care va fi centrul uşii şi partea în care aceasta se va deschide. Dacă alegem, metoda Side se va specifica un punct faţă de care urmează a fi plasată uşa după care se indică partea în care aceasta se va deschide. Pentru ferestre se activează comanda Window

, şi se deschide ferestra “Window

. De aici putem alege modelul de geam dorit şi se pot atribui Settings Dialog” parametrii necesari. Geamurile se insereaza în model la fel ca uşile, adică au tot două puncte de ancorare (Center şi Side) iar inserarea se face la fel cum am explicat la uşi. 3.4. Introducerea mobilierului Mobilarea interioarelor se face cu ajutorul comenzii Object care, odată activată ne pune la dispoziţie o largă varietate de obiecte de mobilier cum ar fi: bănci, mese, tablouri, flori, dulapuri etc. Dacă este cazul, softul permite vizualizarea unor obiecte din biblioteci exterioare. 3.5. Construcţia scăriilor Se activează comanda Stair

, se deschide fereastra “Stair Settings Dialog”

, din care se alege tipul de scară dorit. Avem două variante de construcţie a scărilor, fie alegem o scară completă, fie alegem să construim una din bucăţi.

Figura 7. Modelul final al parterului în 3D

Figura 8. Modelul unei săli la nivelul etajului I

După parcurgerea acestor etape, parterul este finalizat - figura 7, astfel că se poate trece la nivelul următor. În figura 8 se prezintă modelul vizualizat în 3D al unei săli de la nivelul etajului I. 3.6. Construcţia tavanului Tavanul va fi construit dintr-o bucată de planşeu cu comanda Slab. Modul de inserare este identic cu cel al planşeului de la parter doar că acesta va sta deasupra pereţilor şi va avea prevăzute două decupaje pentru scări. 3.7. Construcţia etajului I şi II Pentru modelarea etajelor I şi II se parcurg aceleaşi etape şi comenzi ca cele folosite la construcţia parterului, singura diferenţă fiind aceea că trebuie precizată înălţimea tuturor

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VI-a, 2008

221

obiectelor faţă de sol, ca în figura 9. Pentru construirea etajului II, fie se construieşte un etaj identic cu etajul I schimbându-se înălţimea la care vor fi inserate obiectele, fie etajele fiind identice se poate copia etajul I, în întregime, la înălţimea etajului II, cu comanda Multiply. 3.8. Construcţia acoperişului Se activează comanda Roof , se fac setările necesare din fereastra “Roof Settings Dialog” şi se precizează metoda aleasă pentru construire. 4. Concluzii Forma finală a modelului, de la desenul clasic 2D la modelul interactiv 3D (softul permite navigarea în interiorul modelui) este prezentată în figura 10. Modelarea virtuală în 3D a construcţiilor cu Arhicad are la bază conceptul de model integrat, oferind suport pentru coordonarea şi estimarea construcţiei, vizualizări şi animaţii superioare, documentaţii automate, calcule şi simulări. Formatele în care se poate salva modelul sunt foarte diverse de la pdf şi sgi la photoshop, 3dstudio, vrml, dwg şi dxf, ceea ce oferă modelului portabilitate şi compatibilitate cu Figura 9. Modelarea etajului I cele mai utilizate softuri din domeniu. Lucrarea poate fi folosită drept tutorial pentru deprinderea tehnicilor de modelare 3D, precum şi pentru studierea unor variante de design ambiental.

Planul 2D

Modelul 3D

Figura 10. Modelul 3D la final

222

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea “Ovidius” Constanţa

5. Bibliografie [1]. Introduction to Computer Aided Drafting, http://en.wikiversity.org/wiki [2]. Jiri Hietanen, State-of-the-art VBE applications and technologies, Tampere University of Technology, Virtual Building Laboratory, 2006 [3]. www.nemetschek.ro [4]. www.consoft.ro [5]. Descoperiţi Arhicad-ul – Clădirea virtuală, calea uşoară prin folosirea Arhicad-ului, Graphisoft, www.consoft.ro [6]. Thomas M. Simmons, ArchiCAD Step by Step Tutorial, Graphisoft, 2001 [7]. www.graphisoft.com