7 minutes reading time (1469 words)

Projektowanie koncepcyjne przy użyciu rozwiązań Autodesk

Graitec Krzysztof Spelina Projektowanie koncepcyjne przy użyciu rozwiązań Autodesk

 

Każdy etap procesu projektowego jest równie istotny z punktu widzenia całego przedsięwzięcia. Koncepcja definiuje podstawowe założenia, formę obiektu i zależności funkcjonalne, które mogą mieć znaczący wpływ na ostateczny wynik inwestycji.

Projekt budowlany, poprzez dostosowanie proponowanych rozwiązań do formalnych wymogów, umożliwia uzyskanie pozwolenia na budowę, a w jego rezultacie rzeczywistą realizację obiektu. Wreszcie projekty wykonawcze i warsztatowe doprecyzowują kwestie wykonania i montażu poszczególnych komponentów, upraszczając prace budowlane i umożliwiając produkcję projektowanych elementów konstrukcji czy wyposażenia. Zaniedbanie któregokolwiek z tych etapów może przysporzyć wielu trudności w trakcie procesu projektowego, co pociągnie za sobą opóźnienia i wzrost kosztów. Ważne jest zatem, aby narzędzia używane w kolejnych fazach opracowania projektu, pozwalały na sprawną i płynną pracę. W poniższym artykule skupimy się na fazie koncepcyjnej i narzędziach, które możemy wykorzystać, aby zmaksymalizować korzyści na tym etapie prac.

Koncepcja to etap, podczas którego projekt podlega największym zmianom, gdy wprowadzone rozwiązania ewoluują w odpowiedzi na pomysły projektantów oraz wymagania inwestora. Nawet znaczne modyfikacje są jeszcze stosunkowo tanie do wprowadzenia, dlatego warto wykorzystać ten okres, aby gruntownie przeanalizować jak najwięcej możliwości rozwoju. Dobrze przemyślana koncepcja zagwarantuje ograniczenie zmian na późniejszych etapach, kiedy będą one dużo bardziej kosztowne. Narzędzia do projektowania koncepcyjnego powinny zatem zapewniać szybkość i elastyczność we wprowadzaniu zmian i testowaniu wariantów projektu. W poniższym artykule przedstawimy krótkie przykłady tworzenia modeli koncepcyjnych, za pomocą różnych narzędzi, proponowanych przez firmę Autodesk.

Autodesk Formit

Pierwszym rozwiązaniem, na którym się skupimy, jest Autodesk FormIt – aplikacja stworzona właśnie z myślą o tworzeniu modeli koncepcyjnych. Zapewnia ona dostęp do bardzo prostych i intuicyjnych narzędzi tworzenia i edycji geometrii, działających na zasadzie szkicowania kształtów w trójwymiarowej przestrzeni, budowania z nich płaszczyzn i brył, które możemy następnie modyfikować, przesuwając ich wierzchołki, krawędzie i ściany. W połączeniu z paletą narzędzi do modyfikacji, takich jak odbicia lustrzane czy tworzenie szyków oraz możliwością grupowania elementów, zarządzania nimi na warstwach i nadawania materiałów, funkcje te pozwalają na naprawdę szybkie przygotowanie bryłowego modelu koncepcyjnego oraz wprowadzanie w nim zmian. Co więcej, dzięki kompatybilności z Autodesk Revit, możemy w efektywny sposób wykorzystać stworzoną koncepcję, jako podstawę dla dalszego rozwijania projektu, bez konieczności budowania obiektu zupełnie od podstaw.

Warto również wspomnieć o możliwościach automatyzacji pracy już od najwcześniejszego etapu prac – dzięki integracji dodatku do programowania wizualnego Dynamo, FormIt umożliwia generowanie parametrycznych obiektów, które jeszcze bardziej usprawnią pracę z modelem koncepcyjnym. W poniższym przykładzie użyjemy wbudowanego grafu Column Grid, za pomocą którego stworzymy siatkę słupów konstrukcyjnych, na której oprzemy się modelując budynek.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 01

Funkcje dynamo w aplikacji FormIt generują konkretne obiekty, które później możemy dostosowywać za pomocą parametrów. Po wyborze polecenia umieszczamy zatem w przestrzeni modelu bazową siatkę słupów, a następnie wprowadzamy wartości parametrów, odpowiadające naszym założeniom.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 02

Następnie kopiujemy siatkę na wyższe kondygnacje. Dwa ostatnie poziomy będą się różnić od reszty – skorzystamy tu z możliwości grupowania. Wygenerowana przez Dynamo siatka słupów stanowi grupę – element, którego wystąpienia w projekcie posiadają jednakowe wartości parametrów. Dzięki temu zmiany wprowadzone w jednym z wystąpień zostają uwzględnione we wszystkich pozostałych. Aby zmodyfikować niezależnie dwie ostatnie kondygnacje, zaznaczamy wybrane grupy i zmieniamy je na elementy unikalne. Następnie możemy zmodyfikować ich parametry.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 03

Aby ułatwić sobie późniejszą nawigację w modelu, stworzymy warstwy, które pomogą kontrolować widoczność obiektów. Słupy przypisujemy do warstwy „Konstrukcja”.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 04

Po ustawieniu siatek w odpowiednich miejscach, przystępujemy do właściwego modelowania bryłowego. Układ słupów wraz z osiami pomoże nam w zdefiniowaniu głównych form, takich jak trzony komunikacyjne, otwory okienne, czy uskoki na elewacji. Za pomocą prostych przekształceń definiujemy bryłę obiektu, opierając się na krawędziach słupów.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 05

Na ścianach bryły rysujemy otwory okienne i lokalizujemy je, znowu wspomagając się układem konstrukcji. Dzięki przeciąganiu płaszczyzn szybko uzyskujemy zaplanowany efekt, bardzo łatwo jest również wprowadzić zmiany, więc cały proces iteracyjnego projektowania przebiega bardzo sprawnie.

Następnie przystąpimy do przygotowania bardziej szczegółowych elementów, takich jak dekoracyjne żaluzje na elewacji. Zaczniemy od zbudowania zwykłych prostopadłościanów, odpowiadających kondygnacjom budynku, o głównych ścianach podzielonych zgodnie z układem osi konstrukcyjnych, jak na poniższym rysunku:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 06

Następnie utworzymy z nich grupy (aby uzyskać powtarzalność) i przesuniemy naprzemienne krawędzie na zewnątrz brył, aby uzyskać poniższy efekt:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 07

Z tak przygotowanej bryły możemy szybko stworzyć powłokę o zadanej grubości:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 08 1

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 08 2

Po kilku kolejnych modyfikacjach (odsunięcie obwiedni poszczególnych ścian i wycięcie w nich otworów) uzyskujemy ramy wsporcze. Do utworzenia samych żaluzji po raz kolejny wykorzystamy możliwości dodatku Dynamo. Funkcja Louvers pozwoli na wygenerowanie parametrycznych obiektów żaluzji, z możliwością sterowania wysokością, rozstawem a także wymiarami i kątem obrotu lameli. Końcowy efekt, po dodaniu materiałów i kilku dodatkowych elementów, możemy zobaczyć poniżej:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 09

Możemy następnie kontynuować tworzenie modelu w aplikacji FormIt, lub zaimportować go do Revita w celu dalszego rozwoju, już z uwzględnieniem poszczególnych elementów konstrukcji budynku.

Autodesk Revit

Autodesk Revit również sam w sobie posiada narzędzia, umożliwiające projektowanie koncepcyjne oparte na modelach bryłowych. W tym materiale chciałbym jednak skupić się na mniej oczywistych możliwościach Revita w tym zakresie, w szczególności związanych z dodatkiem Dynamo. Poza automatyzacją pracochłonnych czynności, związanych np. z przygotowywaniem dokumentacji, Dynamo może okazać się pomocne w generowaniu koncepcji obiektów o bardziej skomplikowanej geometrii. W poniższym przykładzie stworzymy dekoracyjną fasadę budynku, w postaci powierzchni opartej na sinusoidzie, jak na poniższym szkicu:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 10

W dużym skrócie, proces uzyskiwania pożądanego kształtu wygląda następująco:

  1. Wybór krawędzi obiektu w Revicie, obrysowanej za pomocą linii szczegółu
  2. Połączenie krawędzi w 1 krzywą
  3. Odsunięcie krzywej od obiektu o wskazaną wartość
  4. Wygenerowanie punktów na krzywej, na podstawie wskazanej liczby podziałów pionowych fasady
  5. Przekształcenie punktów, tak by układały się na sinusoidzie względem swojego bazowego położenia na krzywej
  6. Wygenerowanie płynnej krzywej (splajnu) na podstawie punktów na sinusoidzie
  7. Powielenie krzywej w pionie, na podstawie wskazanej liczby podziałów poziomych fasady
  8. Wygenerowanie powierzchni, na podstawie profili krzywych

Jak widać, zasada działania jest dość prosta, natomiast oczywiście najwięcej pracy wymaga przełożenie jej na język Dynamo oraz znalezienie sposobu na wykonanie niektórych operacji. W przypadku tego grafu, wyzwaniem było wygenerowanie punktów tworzących sinusoidę, na podstawie bazowych punktów na krzywej obwiedni budynku.

Sytuacja jest nieskomplikowana, jeśli fasada ma przebiegać po prostej linii, ustawionej zgodnie z układem współrzędnych. Wystarczy wtedy zastosować węzeł Math.Sin dla wartości „X0” położenia punktów na krzywej (czyli długości fragmentu od początku krzywej do wybranego punktu) by uzyskać wartość „Y1”, o którą punkt ma być przesunięty, w celu wygenerowania sinusoidy. Problem pojawia się, gdy bazowa krzywa „skręca”, odchylając się od ortogonalnego kierunku układu współrzędnych – nowe punkty, tworzone na podstawie współrzędnych „X0” i „Y1”, będą wciąż umieszczane względem głównej osi X, a nie w odniesieniu do przebiegu krzywej. Musimy zatem rozważyć każdy z bazowych punktów na obwiedni jako odrębny układ odniesienia, w którym niezależnie wyznaczane będzie położenie nowego punktu. Pomoże w tym wygenerowanie wektora stycznego do krzywej w danym punkcie. Następnie należy zmierzyć kąt między wektorem stycznym, a podstawowym kierunkiem osi X. Na podstawie tej wartości łatwo jesteśmy w stanie wyznaczyć za pomocą funkcji trygonometrycznych wektory cząstkowe, o które trzeba przesunąć punkt, zgodnie z poniższym rysunkiem.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 11

 

Otrzymujemy w ten sposób zbiór punktów, tworzących docelową sinusoidę. Przeprowadzamy przez nie krzywą Nurbs – gładki splajn – po czym powielamy ją w kierunku pionowym, zgodnie ze wskazaną liczbą  horyzontalnych podziałów fasady.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 12

Na podstawie krzywych tworzymy powierzchnię. Opcjonalnie możemy zastosować kolejną funkcję Math.Sin, tym razem w celu wzbogacenia fasady o wypukłość. W zależności od zastosowanego przedziału, wypukłość może kształtować się na różne sposoby:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 13

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 14

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 15

Utworzona powierzchnia jest jednak tylko elementem geometrii Dynamo, który nie ma bezpośredniego odpowiednika w programie Revit. Aby rzeczywiście przenieść fasadę do naszego modelu, umieścimy na niej komponenty adaptacyjne w postaci paneli, zgodnie ze zdefiniowanymi wcześniej podziałami.

Użyjemy podstawowego komponentu adaptacyjnego, opartego na 4 punktach. Aby prawidłowo umieścić elementy na powierzchni, musimy wykonać szereg operacji na listach punktów, tak aby wyznaczyć kolejne narożniki – lewy dolny, lewy górny, prawy górny, prawy dolny. Odpowiednio obracając listy i usuwając z nich graniczne pozycje, uzyskamy 4 listy, które następnie połączymy, tworząc listę 4-elementowych zbiorów, odpowiadających wierzchołkom paneli fasady.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 16

Ostatnim krokiem będzie umieszczenie komponentów na podstawie punktów. Efekt końcowy możemy zobaczyć poniżej:

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 17

Dodatkowym urozmaiceniem koncepcji może być zróżnicowanie materiałów paneli. Uzyskanie efektu losowości za pomocą tradycyjnych metod wiązałoby się z długą i żmudną pracą. Na szczęście do wykonania tego zadania również możemy wykorzystać Dynamo, tym razem w formie dużo prostszego grafu.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 18

Zaczynamy od wyboru elementów (paneli) oraz materiałów, które chcemy wykorzystać. Następnie liczymy panele, dzielimy ich liczbę przez liczbę wybranych materiałów i tyle razy powtarzamy cyklicznie listę materiałów. Tak powstały zbiór wystarczy jeszcze przemieszać i wykorzystać jako wartości parametru materiału paneli. Każde uruchomienie skryptu spowoduje wygenerowanie nowego układu materiałów, możemy więc sprawdzać różne warianty, aż do uzyskania satysfakcjonującego efektu.

Graitec Modelowanie Koncepcyjne 19

Przedstawione przykłady to oczywiście tylko ułamek możliwości jakie zapewnia Dynamo w połączeniu z aplikacjami Revit czy FormIt. Warto wzbogacić swój proces projektowy o użycie tego dodatku – korzyści jakie możemy uzyskać to m.in. znaczne przyspieszenie pracy oraz poszerzenie możliwości modelowania bardziej skomplikowanych struktur.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Dołącz do Graitec Summer Academy

Więcej na temat przedstawionego zagadnienia dowiesz się z naszego materiału video opublikowanego w ramach w ramach „Graitec Summer Academy” – sedecznie zapraszam!

Zapisz się już dziś i korzystaj z dostępu do niepublikowanych wcześniej materiałów oraz sesji LIVE z naszymi inżynierami.

Kliknij poniżej

Graitec Summer Academy 2020

Advance Design - Jak wymiarować konstrukcje stalow...
Jak wykorzystać modele BIM do planowania placu bud...

Autodesk

Nasza strona www używa plików cookies w celu usprawnienia działania witryny. Ponadto używamy plików cookies do celów analitycznych i reklamowych. Kliknij Polityka Prywatności, aby dowiedzieć się więcej. Kliknij „Zgadzam się”, aby ta informacja nie pojawiała się więcej.