Visualisering och modellering av solider med hjälp av AutoCAD

Visualisering och modellering av solider med hjälp av AutoCAD Examensarbete inom högskoleingenjörsprogrammet Byggingenjör OSCAR JOLÄNG Institutionen för bygg- och miljöteknik CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Göteborg EXAMENSARBETE 2008:66

EXAMENSARBETE 2008:66 Visualisering och modellering av solider med hjälp av AutoCAD Examensarbete inom högskoleingenjörsprogrammet, Byggingenjör OSCAR JOLÄNG, 1984 Institutionen för bygg- och miljöteknik CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Göteborg, Sverige 2010

Visualization and modulation of solids using AutoCAD O.JOLÄNG, 1984 O.JOLÄNG Master s Thesis 2008:66 Department of Civil and Environmental Engineering Chalmers University of Technology SE-412 96 Göteborg Sweden Telephone + 46 (0)31-772 1000 Chalmers tekniska högskola Göteborg, Sweden 2010

Sammandrag En visualisering av ett hus innan det är byggt kan ge värdefull information som t.ex. om färgen är bra, utsikten man har från balkongen eller varför inte hur huset passar in med de övriga husen i omgivningen. Det finns program som är utformade och specialiserade på just sådan här typ av visualisering men frågan är om programmet AutoCAD kan klara dessa uppgifter. I detta examensarbete utvärderas AutoCADs förmåga att göra en visualisering med hjälp av solider. Utvärderingen avser att studera fördelar och nackdelar med AutoCADs 3D miljö. Det genomförs genom att modellera en enplans villa. Konstruktionsritningar och arkitektritningar följs för att resultatet skall vara så likt det verkliga huset som möjligt. I

Abstract A visualization of a house before it is built provides valuable information such as if the color is good, the view from the balcony or how well the house fits in the surroundings. There are programs specialized in just this type of work, the question is how well AutoCAD performs against them? In this report an evaluation of AutoCADs ability to make visualization with solids. The evaluation is designed to study the advantages and disadvantages of AutoCAD 3D environment. This will be done by modeling a one story building. Engineering and architectural drawings will be used with the purpose to attain a realistic similarity to the actual house. II

Förord Jag vill börja med att tacka alla som har hjälpt till under tiden modelleringsarbetet pågick. Utan hjälpen hade det tagit längre tid att genomföra detta ex-jobb. Detta examensarbete har utförts vid Chalmers tekniska högskola, institutionen för Bygg och Miljöteknik, avdelningen för konstruktionsteknik i samarbete med Tuve Bygg. Rapporten har skrivits av Oscar Joläng under februari 2010 till mars. Under arbetets gång hade jag en dialog med Sören Lindgren om hur konstruktionen på huset såg ut, talat med arbetsledarna på Tuve Bygg som var med och byggde husen samt min pappa Bo Joläng som är snickare. Bo s hjälp i detta arbete bestod av hans kunskap inom husbyggnationen. Jag vill även ge min handledare Sören ett stort tack för visad förståelse. Vill även passa på att visa min uppskattning till min klasskamrat Kevin Dang för stödet i slutändan av detta ex-jobb. Göteborg, mars 2010 Oscar Joläng III

Innehållsförteckning SAMMANDRAG...I ABSTRACT... II FÖRORD... III INNEHÅLLSFÖRTECKNING... IV 1. INLEDNING... 1 1.1. BAKGRUND... 1 1.2. SYFTE... 1 1.3. AVGRÄNSNINGAR... 2 1.4. METOD... 2 2. HUSET OCH OMRÅDET... 3 2.1. PLANLÖSNINGEN... 3 2.2. BYGGET... 4 3. AUTOCAD... 5 3.1. LAGERHANTERING... 5 3.2. ELEMENT... 7 3.3. KOMMANDON... 7 3.3.1. Rektanglar... 7 3.3.2. Extrude... 8 3.3.3. Move... 8 3.3.4. Copy och array... 8 3.3.5. Substract och union... 9 3.3.6. Musen... 9 3.4. UCS USER COORDINATE SYSTEMS... 9 4. FÖRDELAR/NAKDELAR... 10 4.1.1. Fördelar... 10 4.1.2. Nackdelar... 10 5. SLUTSATS... 11 BILAGOR... 12 BILAGA 1. BILDER.... 12 BILAGA 2. RITNINGAR.... 16 IV

1. Inledning Det var under första året på Chalmers som jag lyckades få en praktikplats på Tuve Byggs arbetsplats ute i Hovås. Under min praktiktid fick jag se och vara med om allt ifrån gjutning av grunden till vitvaror blev installerade. Jag hade redan då funderingar på om detta kunde vara något för ett ex-jobb i årskurs tre. Det visade sig att så var fallet och jag tog kontakt med arbetsledaren som varit min handledare under min praktiktid på Tuve Bygg. Vi hade ett möte och jag fick en del ritningar. 1.1. Bakgrund Det har sedan några år tillbaka i tiden blivit mer och mer populärt med visualisering av projekt som skall byggas. Då en visualisering är enkel att förstå används dessa vid utställningar. En 3D modell kan användas för att se hur ett objekt kommer se ut i verkligheten i sin omgivning eller hur en familjs nya vardagsrum kanske skulle kunna se ut. I AutoCAD som är det mest använda CAD programmet i Sverige idag kan man skapa dessa modeller. Jag kommer därför i detta ex-jobb att försöka utvärdera AutoCADs 3D miljö. Är det möjligt att tillverka en avancerad modell för visualisering inför en grupp. 1.2. Syfte Målet med detta ex-jobb är att undersöka om det är möjligt att göra en modellering av huset i AutoCAD med hjälp av solider, för att sedan kunna visualisera modellen inför en grupp. Fördelar och nackdelar med AutoCADs kommer att belysas i rapporten. 1

1.3. Avgränsningar Arbetet kommer att avgränsas till arbete med ett datorprogram (AutoCAD 2007/2010) och till en utvald villa som jag har fått ritningar till. Rendering samt ljussättning kommer inte att beröras i rapporten. Varje familj som skulle flytta in i husen hade en viss möjlighet att påverka planlösningen, vilket resulterade i att husen fick olika planlösningar. Jag valde standardlösningen med små ändringar för modelleringen. Var tvungen att ta bort atriumfönstret som sitter centralt i husen då inga ritningar fanns för hur konstruktionen var konstruerad. 1.4. Metod I detta projekt har jag använd AutoCAD för att modelera en villa med hjälp av solider för och se hur AutoCAD klarar av en sådan modellering. För att kunna genomföra modelleringen krävs en förstudie i hur AutoCADs 3D miljöer fungerar. Kunskaperna från förstudien har jag sedan använt vid modelleringsarbetet i AutoCAD. 2

2. Huset och området I området finns det tre typer av hus som kallas kapten, kommendör och amiral. Dessa bygger en, två respektive tre våningar. Kaptenshusmodellen som jag valde att modellera är radhus och sitter ihop på långsidorna (se figur 2.2 för en översikt hur de sitter ihop). Arkitekten har valt och göra dessa väggar högre än kortsidorna för och få ett lite annorlunda utseende på husen. 2.1. Planlösningen Standardlösningen bestod av tre rum, två WC, en klädkammare, ett förråd och ett grovkök. Lägenheterna har en sammanlagd area på ca 170kvm samt en altan på 40kvm. I de 170kvm ingår ett garage som en del av huset. Då kaptenshusen är radhus så får inte alla tillgång till fönster på långsidorna. Det löste arkitekten med atriumfönster som placerats centralt i husen. Några av de modifikationer som gjordes med planlösning var Att ha en passage från garaget in i klädkammaren som då istället blev ett förråd. Möjlighet att ta bort atriumgården för att på så sätt få ett större vardagsrum. Förrådet kunde göras om till en klädkammare. En kamin kunde installeras i vardagsrummet. Tak över uteplatsen. Figur 1 Planlösning. 3

2.2. Bygget Det skulle byggas 21 hus och med det i tanken valde arbetsledningen att ha ett produktionsbord där man i förväg byggde väggarna som sedan kunde lyftas på plats med hjälp av kran eller för hand. På grund av deras val att ha ett produktionsbord var man tvungen att ha en uppläggningsplats för virke och andra byggmaterial. På så vis hade hantverkarna hela tiden konstant tillgång till material. Figur 2 - En modell över hur det tänkta området skulle se ut. Området vilar på en typisk Göteborgslera. Därför har grundförstärkande åtgärder gjorts runt några av husen med hjälp av kohesionspålning, stålrörspålar användes vid pålningen. Dessa slogs enkelt ner med hjälp av lastbil med lyft/slaganordning. Alla husen är gjorda med trästomme och sedan puts på isoleringen. Vad jag har hört så har det än så länge inte uppstått några problem med mögel/fuktskador i husen. Amiral och kommendörs husen har stålpelare som bär upp en del av krafterna, även kaptens husen har tre stålpelare. På dessa vilar en stålbalk som fungerar som upplag för takstolarna. 4

3. AutoCAD AutoCAD är ett program från Autodesk som har specialiserat sig på program för skapning av ritningar. Dom har specifika program för många olika ändamål som t.ex. vvs, el, arkitektur och även geodesi. AutoCAD tillhör arkitekt/konstruktionsfamiljen, i den kategorin finns det ett annat program som jag nämner senare som heter Revit. Då AutoCAD från början var ett program ämnat för 2D så har 3D på senare tid blivit en större del av programmet. Idag används 3D på en bred front och det är ett bra verktyg för visualisering. Eftersom AutoCAD är ett så utmärkt program för just 2D ritningar hade det varit bra om det även gick att göra avancerade 3D modeller i AutoCAD. På så sätt samlas många egenskaper under ett och samma program. Det öppnar upp en möjlighet att endast behöva ett program. Det skulle i sådana fall resultera i färre program behövs på t.ex. en arkitektfirma. För ett företag som använder sig av flera olika program för ritning/visualersering kan detta spara in stora summor pengar varje år då en licens kan kosta mycket pengar. 3.1. Lagerhantering Eftersom det lätt blir rörigt när man har mycket linjer/solider i en ritning så måste man släcka och tända lager för att öka smidigheten i arbetet. Därför strukturerade jag upp det med flera olika lagerfilter vilket fungerar ungefär som en katalog. I ett sådant filter ligger då lagrena, på så sätt kan jag enkelt släcka flera lager samtidigt. Lagerfiltret såg ut enligt figur 3.1. Figur 3 - Lagerhanteraren i AutoCAD, överblickar alla lager. 5

När man sedan klickar på yttervägg låg så ser man de lager som är grupperade med det filter dvs. fuktspärr, gips invändig, gips utvändig, installationsvägg, isolering och reglar se figur 3.2. Här kan jag ge lagrena en färg och välja om ett specifikt lager skall vara synligt eller fryst. Detta underlättar ytterligare när man arbetar mer på detaljnivå. Om vi tar fuktspärrslagret som exempel så valde jag en blå färg på det, eftersom fuktspärren i verkligheten har en blå nyans. Vidare ser man att jag valde en gul färg på isoleringen, en gråaktig på gipsen osv. Figur 4 - Lagerhanteraren i AutoCAD, överblickar innerväg låg. Ett av användningsområdena med lager är att man snabbt kan illustrera och enkelt visa hur en vägg kommer att se ut. Tittar man nedan på figur 3.3 så syns det där hur några lager är släckta och andra inte. Detta skulle kunna vara en användbar egenskap om man hade haft VA, el, eller ventilations ritningar i 3D också. På så sätt hade man kunnat följa hur installationerna placeras i huset och om de krockade med varandra. Figur 5 - Exempel på användningsområde för lager 6

3.2. Element I början så ritade jag allt i element dvs. jag modellerade en del i taget. Denna del kunde jag sedan använda flera gånger. Elementen valde jag att göra 90cm långa eftersom en gipskiva oftast är 90cm bred och reglarna då placeras med c/c 45cm. På figur 3.4 ser man tre av elementen jag använde mig av för att skapa modellen. De innehåller alla de delar som ingår i en normalvägg. Om vi kollar på yttervägg låg, som är den längs till vänster i figur 3.4, så ser vi att den har syll, reglar, isolering, hammarband och en gips. Det vi inte kan se är fuktspärren som ligger bakom en gipsskiva. Figur 6 - En bild över hur elementen för yttervägg låg, yttervägg hög och innerväg bärande ser ut. Dessa element kan man sedan kopiera och sätta efter varandra så de bildar det en komplett vägg. I hörn och vissa anslutningar fick jag komplettera och modellera små delar själv. Men det hela underlättades väldigt mycket tack vare att jag använde mig av element. 3.3. Kommandon För att kunna göra en ritning krävs det egentligen inte att man kan en massa kommandon i huvudet utan alla finns i menyer. Man kan alltid få fram ett verktygsfält för just de kommandon som användes. Efter ett tags användande av AutoCAD så lär man sig att använda kommandon istället för att klicka på verktygsfältet. Det finns över 1100 kommandon i AutoCAD, de som använder AutoCAD dagligen använder färre än 100, det är i alla fall min erfarenhet. Jag tänkte nedan kort beskriva de kommandona som jag har använt mest under modelleringen. 3.3.1. Rektanglar Alla objekten i detta hus har en form som kunde beskrivas med en rektangel. Allt ifrån reglar till isolering gick att göra med rektanglar. Detta underlättar när man sedan skall göra om objektet till en solid. 7

3.3.2. Extrude Detta kommando fungerar på så sätt att den tar det objektet man väljer och ger det en höjd. Åt vilket håll objektet får sin höjd bestäms av det lokala koordinatsystemet i ritningen, höjden hamnar längs Z-axeln. 3.3.3. Move Move använde jag flitigt när jag modellerade eftersom det ibland blev väldigt rörigt och mycket linjer. Istället för att släcka ett eller flera lager valde jag att göra klart objektet utanför huset och sedan move för att flytta in objektet på rätt plats. 3.3.4. Copy och array Eftersom många objekt i huset är likadana (samma mått) så funkar dessa två kommandon ypperligt för att underlätta modelleringen. Copy funkar på så sätt att man väljer vilka objekt som skall kopieras och sedan kan man visuellt flytta runt det och sedan sätta in det där det skall vara. Är det flera objekt som följer ett mönster så är array ett bättre alternativ då man där väljer hur många gånger man skall kopiera det i kolumner/rader (columns/rows) och vilket avstånd de skall ha mellan objekten. När man använder array så får man upp en ruta som ser ut som figur 3.5. Figur 7 Array kommandots meny ruta. 8

3.3.5. Substract och union När två solider möts och den ena av dessa är för lång behöver man skära av en bit. Det görs enkelt med substract kommandot. Inte lika ofta behövs det göras till ett och samma objekt, men det görs enkelt med union. Eftersom jag jobbade med element så hände det ett flertal gånger att jag var tvungen att använda substract. Då handlade det om att ett element stack ut ur huset eller att ett hörn blev fel. 3.3.6. Musen Autodesk har valt att som standard ha några funktioner inprogrammerade på datormusens scrollhjul, pan och zoom. Man kan även komma åt ett användbart kommando som är till stor nytta vid 3D modellering, 3Dorbit. Med 3Dorbit kan man snurra runt objekt samt ändra vinkel mot objektet. 3.4. UCS User Coordinate Systems Som man kan utläsa från rubriken handlar det om koordinatsystem. Man definierar ett temporärt eller ett nytt koordinatsystem för att kunna arbeta smidigare. Ett bra exempel på användning för detta är om man har en vinkel på något som t.ex ett tak. UCS är ett av de kommandon som jag har använd mycket i arbetet med modellen. Figur 8 - USC toolbaren I de nyare versionerna av AutoCAD så finns det en funktion som heter dynamisc UCS. Den fungerar så att när musen förs till en yta på en solid ändras koordinatsystemets X och Y temporärt till det planet som man arbetar på. Detta är en av de bättre funktionerna som implementerats för 3D modellering. Givetvis finns det många bra funktioner för 3D modellering men ingen som jag använt lika flitigt som den dynamiska UCSen. 9

4. Fördelar/Nakdelar Under arbetets gång har jag fått känna på en del saker jag gillat och ogillat med AutoCAD. 4.1.1. Fördelar Enkelheten i AutoCADs ritningstekniska utformning i 2D miljö. Att AutoCAD även har tillgång till sin 3D modelleringsmiljö är inget minus heller. Hanterar man 3D miljön på rätt sätt med rendering och ljussättning för visualisering så kan man få till en skaplig modell. Det är klart att en sådan modell inte kan mäta sig med ett program som har visualisering som huvudfokus. AutoCADs autosparar arbetet med ett intervall man själv ställer in, detta är en bra funktion ifall programmet skulle krascha. Lagerhanteraren är välutformad och enkel att förstå. Att kunna arbeta med lager är inget nytt men riktigt bra att lära sig. 4.1.2. Nackdelar Building Information Modeling (BIM) är något som saknas i AutoCAD i dagens läge, det är något som är på väg att erövra byggbranschen enligt vad många anser. Att redan i projekterings skede få tillgång till mängder, tid och annan viktig information är ovärderligt för att kunna räkna på jobb etc. Besvärligt och arbeta på detalj nivå. Att rita en fönsterplåt och dörrhandtag är nog inte något Autodesk tänkt sig att man skall göra. Då Revit från samma företag har funktioner att impotera/skapa t.ex. en dörr med hantag så får det mig att känna att Autodesk hellre ser att man använder ett annat program för modellering utav hus. Jag säger inte att det är omöjligt att göra detta i AutoCAD utan snarare att det är enklare i andra program. I de versioner jag har använt av AutoCAD så har jag upplevt att det kraschar och då ibland fått information förlorad. Modellen blev i slutändan väldigt krävande för skolans datorer, så arbetet med modellen blev problematiskt. Hade jag inte haft tillgång till AutoCAD på jobbet hade arbetet tagit längre tid. 10

5. Slutsats I detta projekt har jag tyvärr inte haft chansen att jämföra två program mot varandra utan endast haft möjlighet till att arbeta med AutoCAD. Om man hade kunnat jämföra t.ex. AutoCAD med Revit så hade det hela kunnat resultera i jämförelser om hur mycket tid det tar att göra samma sak i de olika programmen. En bit in i projektet så kändes det för mig som att AutoCAD borde hålla sig till 2D samt enklare 3D modeller. Självklart är det möjligt att arbeta i 3D men tar man i åtanke att det finns andra program som är bättre på visualisering och definitivt snabbare på det än AutoCAD så är min åsikt att det inte är försvarbart att genomföra större modellering i AutoCAD. Det finns några olika aktörer på marknaden som jag känner till förutom Autodesk som har program för modellering. De aktörerna är Bentley (Microstation) och Graphisoft (Archicad). Jag har inte provat några av dessa program, så jag kan inte uttala mig om hur de fungerar. 11

Bilagor Bilaga 1. Bilder. Figur 9 - Alla lager tända. Figur 10 - Tak lagret släckt för att enklare kunna arbeta. 12

Figur 11 - Planlösningen Figur 12 - Reglar. 13

Figur 13 - En bild tagen frammifrån huset. Figur 14 - Bild tagen in mot köket. 14

Figur 15 - Hovås Mullbärsgång 15

Bilaga 2. Ritningar. 16

17

18