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

I

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.

II

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.

III

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

IV

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

1

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.

2

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.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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

7

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.

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.

Figur 6 - En bild över hur elementen för yttervägg låg, yttervägg hög och innerväg bärande ser ut.

8

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.

9

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.

10

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.

11

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.

12

Bilagor

Bilaga 1. Bilder.

Figur 9 - Alla lager tända.

Figur 10 - Tak lagret släckt för att enklare kunna arbeta.

13

Figur 11 - Planlösningen

Figur 12 - Reglar.

14

Figur 13 - En bild tagen frammifrån huset.

Figur 14 - Bild tagen in mot köket.

15

Figur 15 - Hovås Mullbärsgång

16

Bilaga 2. Ritningar.

17

18