Tento dokument vznikl v rámci projektu:
„Inovace výukového procesu na Gymnáziu Vítězslava Nováka v Jindřichově Hradci ke zvýšení konkurenceschopnosti žáků ZŠ a SŠ v Jihočeském kraji“
Manuál pro předmět Deskriptivní geometrie v programu Archi Cad autorky: Mgr. Sylva Bernátová Mgr. Eva Pravdová škola: Gymnázium Vítězslava Nováka Jindřichův Hradec Projekt je financován z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky v rámci Operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost. registrační číslo GP : CZ.1.07/1.1.10/03.0023
Témata pro předmět (včetně minimální hodinové dotace): Deskriptivní geometrie v programu Archi CAD 1. Základy práce s programem ArchiCAD - 15 hodin 2. Konstrukce těles kulatých – 5 hodin 3. Konstrukce těles hranatých - 7 hodin 4. Řešení střech – 6 hodin 5. Operace s tělesy – 5 hodin 6. Řezy na tělesech – 2 hodiny
Téma 1: Základy práce s programem ArchiCAD 1.1. Úvod Co je ArchiCAD? ArchiCAD je BIM (Building Information Modeling) CAD program, který vyvinula maďarská firma Graphisoft. Umožňuje komplexní návrhy a projektování budov i interiérů. V současnosné době program pracuje ve 22 jazycích a po celém světě využívá tento produkt více než 150.000 architektů. ArchiCAD spolupracuje také s dalšími specializovanými programy jako například Artlantis a EcoDesigner.
Stručný přehled vývoje programu: 1982 - založení firmy Graphisoft 1984 - uvedení ArchiCADu jako prvního 3D architektonického CAD programu pro osobní počítače Apple 1986 - Graphisoft buduje mezinárodní distribuční síť v Evropě 1989 - založení Graphisoftu US Inc. (San Francisco) 1992 - uvedení ArchiCADu v Československu 1993 - uvedení ArchiCADu pro operační systém Microsoft Windows 1994 - založení Graphisoftu Japan Ltd. (Tokyo)
1995 - ArchiCAD se stává prvním CAD programem, který implementuje scény virtuální reality na bázi technologie QuickTime VR - ArchiCAD vyhrává "Computer Graphics World's Editor's Choice Award" jako nejlepší CAD 1998 - ArchiCAD je k dispozici 22 jazycích ve více než 80 zemích; tržby Graphisoftu přesahují 20 000 000 $ 1999 - ArchiCAD vyhrává soutěž "Architectural CAS Cup for Best Overall CAD Software" 2000 - dokončení zavedení ArchiCADu do výuky na profesně zaměřených vysokých a středních školách v ČR 2003 - v hodnocení Cadalyst Labs získává ArchiCAD 8.0 5 hvězdiček z 5ti možných
Proč program ArchiCAD? Studentské (učitelské) verze programu jsou určeny pro studijní účely a ke zpracování studijních projektů, případně pro přípravu výuky. Jejich využití při práci na komerčních projektech je zakázáno. Studentské (učitelské) verze jsou funkčně totožné s komerční verzí programu.
Současná verze ArchiCAD 15: ArchiCAD je dnes de-facto standardem pro BIM spolupráci. ArchiCAD 15 se soustředí na to, aby se stal standardem i pro BIM modelování a navrhování. ArchiCAD 15 je formován základními východisky: • žádné kompromisy v pracovních postupech • nemůže jít o "pouhé" modelování, ale práci s BIM objekty (3D model, 2D dokumentace, výkazy) • prostředí programu a jeho ovládání musí být autentické pro architekty K novým objektům a konstrukčním systémům patnáctka přidává pomůcky pro práci ve 3D. ArchiCAD 15 přichází se zcela převratným systémem 3D vodících čar a dalších nástrojů. To dává ArchiCADu 15 zásadní výhody oproti jiným CADům (včetně předchozích verzí ArchiCADu) – možnost pracovat v perspektivě jako přirozeném prostředí pro navrhování, kde se lze pohybovat se stejnou přesností a jednoduchostí jako v půdorysech a řezech. ArchiCAD 15 dále vylepšuje technologie a funkce zabudované již v předchozích verzích jako jsou podpora 64-bit systémů a mezioborová spolupráce založená na formátu IFC. S rozvojem nových stavebních technologií přežívají budovy jejich původní funkci. Ve většině rozvinutých států světa je množství projektů rekonstrukcí a modernizací stejné jako projektů staveb nových. ArchiCAD 15 dělá z BIM mnohem efektivnější prostředí pro rekonstrukce než je 2D CAD či než byly předchozí verze ArchiCADu. Použité materiály Centrum pro podporu počítačové grafiky ČR s.r.o. (CEGRA) - www.cegra.cz
Úkol: Otevřete stránku http://www.cegra.cz/179-produkty-software-archicad-15.aspx a zjistěte další vlastnosti programu.
1.2. Pracovní plocha ArchiCADu Spuštění programu: Program spustíme buď přes tlačítko Start – Programy – ArchiCAD nebo dvojitým kliknutím levého tlačítka myši na ikonu ArchiCADu na ploše.
Po úvodních informacích se zobrazí okno: „Spustit ArchiCAD 15“. Nastavte: „Vytvořit nový projekt“, „Použít šablonu: - Šablona ArchiCADu 15.tpl“ a důležitá volba: „Nastavit pracovní prostředí: - Použít: - Profil standardní 15“. Pak stiskněte tlačítko „Nový“, program se spustí.
Přepínání profilů: Pokud v úvodu omylem zapneme jiný profil, než „standardní“, použijeme MENU – VOLBY – PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ - - tlačítko POUŽÍT SCHÉMATA PROFILU – potvrdíme OK.
Základní vzhled pracovní plochy:
Pokud omylem vypneme nějaký panel, existují dvě možnosti, jak ho vrátit: 1. Přímo jej zapneme MENU – OKNO – PALETKY – nastavíme, které paletky chceme používat. 2. Pokud jde o více panelů – MENU – VOLBY – PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ – PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ – nastavíme PŮVODNÍ.
Popis pracovní plochy:
Jednotlivé části pracovní plochy: Nástrojová lišta (paletka) – obsahuje všechny používané nástroje výběru (šipka, ohraničení), 2D (čára, lomená čára, výplň atd.) a 3D (zeď, střecha, deska atd.). Kliknutím pravého tlačítka na nástroj zobrazíme buď nápovědu nebo nastavení nástroje. Nástroj Šipka – označení zvoleného nakresleného objektu. Nástroj Šipka + SHIFT – označení více objektů nebo zrušení označení označeného objektu.
Info paletka – ukazuje možnosti nastavení právě vybraného nástroje z nástrojové lišty (nastavení lze také provést dvojím kliknutím přímo na zvolení nástraj v nástrojové paletce). Navigátor – slouží pro pohyb po virtuální budově, umožňuje přepínání různých pohledů. Dole zleva:
1 – vypíná a zobrazuje Navigátor 2 – vypíná a zobrazuje Náhled navigátora 3 – vypíná a zobrazuje Rychlé volby 4 – aktuální měřítko 5 – aktuální zvětšení 6 – volby zvětšení 7 – zvětšení pomocí myši 8 – přiblížit 9 – oddálit 10 – posunout 11 – vsadit na obrazovku (pokud se na ploše „ztratíme“) 12 – natočit zobrazení 13 – zrušit natočení 14 – k předchozímu zvětšení 15 – k dalšímu zvětšení
Užití myši: Kontextové menu – zobrazíme pravým tlačítkem myši. Otočením kolečka myši přiblížíme nebo oddálíme kreslicí plochu. Shift – stisknuté kolečko myši – ve 2D – posun kreslicí plochy, ve 3D – otáčení pohledu.
Přepínání pohledu 2D a 3D: klávesa F2, F3 nebo pravé tlačítko myši nebo Navigátor.
Úkol: Postupně vyzkoušejte všechny volby programu.
1. 3 Kreslení Nástrojová paletka 2D: 1. Čára Nástroj Čára je nejjednodušší 2D nástroj.
Info paletka:
První ikonka – Nastavení: Nastavíme postupně všechny požadované parametry čáry.
Druhy čar:
Úkol: Zobrazte a prostudujte nápovědu nástroje Čára. Jaké jsou všechny možnosti kreslení čar?
Kreslení čar (a dalších objektů) nám mohou usnadnit Vodící čáry, které zobrazíme MENU – ZOBRAZENÍ – VODÍCÍ ČÁRY
Po nastavení parametrů začneme kreslit jednoduchou čáru: 1. Kurzor myši umístíme na místo začátku čáry, jednou klikneme – kurzor se změní v plnou tužku. 2. Táhneme myší ve směru čáry – tužka se změní na prázdnou. 3. Jedním kliknutím levého tlačítka čáru ukončíme – tužka se změní na „fajfku“. Odstranění čáry: -
MENU – ÚPRAVY – ZPĚT ČÁRA označíme čáru a stiskneme Delete CTRL + Z
Úkol: Najděte v nápovědě další možnosti, jak čáru smazat. Úkol: Nyní nakreslete čáru s použitím vodících čar.
Editace čáry: Úkol: Pomocí koncových bodů čáru otočte a natáhněte. Úkol můžeme provést pomocí myši nebo s užitím Informátoru čáry. V informátoru se pohybujeme pomocí klávesy TAB.
K další editaci čáry můžeme použít menu ÚPRAVY.
Úkol: Změňte rovnou čáru na oblouk s poloměrem 2000. Úkol: Nakreslete pomocí nástroje Čára „čtyřlístek“.
Nastavení dělících bodů:
Úkol: Nakreslete jednoduchou čáru, rozdělte ji dělícími body na čtvrtiny.
Odstřihnutí části čáry: Nakreslete dvě čáry, které se kříží. Stiskneme CTRL – kurzor myši se změní na nůžky. Odstřihne se část čáry, která přesahuje druhou čáru.
2. Lomená čára Nastavení parametrů nástroje Lomená čára je stejné jako u předchozího nástroje Čára.
Úkol: Prostudujte v nápovědě možnosti nástroje Lomená čára a prodiskutejte jeho využití. Úkol: Nakreslete pomocí nástroje Lomená čára pravidelný pětiúhelník o délce strany 1500. Použijte přerušovanou čáru modré barvy. Totéž proveďte s nástrojem Čára a posuďte rozdílnost práce. Úkol: Nakreslete pomocí nástroje Čára nebo Lomená čára pravidelný desetiúhelník. Typ čáry a barvu zvolte sami.
3. Výplň Nástroj Výplň slouží ke šrafování různých povrchů v půdorysech, řezech a 2D kresbách. Úkol: Prostudujte v nápovědě nastavení nástroje Výplň. Nastavení:
Opět můžeme zvolit typ hraniční čáry:
A také typ výplně:
Úkol: Nakreslete pomocí nástroje Výplň čtverec, obdélník a pravidelný šestiúhelník s různými druhy čar a výplní. Otvory do výplně: Zvolenou výplň označte. Zvolte opět nástroj Výplň a zakreslete požadovaný otvor. Úkol: Nakreslete výplň s několika různými otvory. Úkol: Nakreslete domeček s otvary v místě oken a dveří.
4. Oblouk Nástroj Oblouk slouží ke kreslení kružnic, elips, oblouků apod. Úkol: Prostudujte v nápovědě nastavení nástroje Oblouk. Nastavení nástroje:
Úkol: Nakreslete přibližně podle obrázku.
Úkol: Pomocí nástroje Oblouk nakreslete kytičku.
Nástrojová paletka 3D: 5. Zeď Základní nastavení zdi:
Vynášení zdi – zakreslíme ve 2D zobrazení obdobně jako u výplně. Úkol: Připomeňte si přepínání mezi náhledy 2D a 3D, otáčení náhledu, jeho přiblíýení a oddálení.
Úkol: Vytvořte zeď podle obrázku.
6. Deska Pro nástroj deska platí analogická pravidla jako pro nástroj Zeď. Nastavení:
Úkol: Vytvořte desku podle obrázku.
Úkol: Prostudujte nápovědu k nástrojům Zeď a Deska a prodiskutejte možnosti jejich uplnění. Některé příklady sestrojte. K oběma nástrojům se ještě vrátíme v kapitole Konstrukce hranatých těles.
Téma 2: Konstrukce kulatých těles 2.1 Výběr tělesa Dvakrát klikneme na nástroj Objekt. V knihovně zvolíme 1.5 Speciální konstrukce. Pak zvolíme Geometrické 3D prvky 15.
V knihovně najdeme tato kulatá tělesa:
Úkol: Vyhledejte v nabídce další kulatá tělesa.
2.2 Konstrukce těles Elipsoid:
Úkol: S využitím nápovědy sestrojte elipsoid modré barvy otočený o 45°..
Koule:
Úkol: S využitím nápovědy sestrojte kouli červené barvy o poloměru 500.
Kužel (komolý kužel):
Úkol: S využitím nápovědy sestrojte rotační kužel s výškou 1000 a poloměrem 600. Úkol: Sestrojte komolý rotační kužel podle vzoru.
Válec:
Úkol: Sestrojte rotační válec s výškou 200 a poloměrem 900 podle vzoru.
Úkol: Sestrojte další rotační tělesa, která jsou v knihovně k dispozici.
Téma 3: Konstrukce hranatých těles Teorie Geometrická tělesa Středoškolská deskriptivní geometrie se zabývá i konstrukcí a vlastnostmi geometrických těles. Jsou to hlavně mnohostěny (pravidelné mnohostěny, pravidelné n-boké hranoly, pravidelné n-boké jehlany, atd.) a rotační tělesa. Pravidelný mnohostěn - platónské těleso má všechy stěny shodné pravidelné mnohoúhelníky. Existuje pět platónských těles: pravidelný čtyřstěn, pravidelný šestistěnkrychle, pravidelný osmistěn, pravidelný dvanástistěn a pravidelný dvacetistěn. Pravidelný n-boký hranol je těleso s n+2 stěnami, z nichž dvě jsou pravidelné núhelníky, které leží v rovnoběžných rovinách. Tyto dvě stěny se nazývají podstavy hranolu. Zbývající stěny jsou rovnoběžníky a nazývají se boční stěny. Strany podstav se nazývají podstavné hrany. Navzájem rovnoběžné a shodné strany bočních stěn se nazývají boční hrany. Vzdálenost podstav je výškou tělesa. Hranol, jehož všechny boční hrany jsou kolmé k rovinám podstav, se nazývá kolmý hranol. Hranol, který tuto vlastnost nemá, se nazývá kosý hranol. Pravidelný n-boký jehlan je těleso s n+1 stěnami, z nichž jedna je pravidelný n-úhelník a nazývá se podstavou jehlanu. Zbývající stěny jsou trojúhelníky a nazývají se bočními stěnami, jejich společný vrchol je hlavním vrcholem tělesa. Strany podstav se nazývají podstavné hrany, ostatní hrany se nazývají boční hrany. Vzdálenost hlavního vrcholu od podstavy je výškou tělesa. Označme hlavní vrchol jehlanu V a písmenem S střed kružnice opsané podstavnému mnohoúhelníku. Je-li přímka VS kolmá k rovině podstavy, jehlan se nazývá kolmý. Jehlan, který tuto vlastnost nemá, se nazývá kosý jehlan. Použitá literatura: Josef Polák: Středoškolská matematika v úlohách II
3.1 Výběr tělesa z knihovny Dvakrát klikneme na nástroj Objekt. V knihovně zvolíme 1.5 Speciální konstrukce. Pak zvolíme Geometrické 3D prvky 15.
V knihovně najdeme tato hranatá tělesa:
3.2 Konstrukce těles Krychle:
Úkol: Sestrojte krychli o hraně 800 modré barvy otočenou o 10°.
Kvádr: Toto těleso sice přímo v nabídce není, ale pokud rozpojíme rozměry objektu, sestrojíme kvádr.
Úkol: Sestrojte kvádr podle obrázku.
Hranol:
Úkol: S využitím nápovědy sestrojte pravidelný osmiboký hranol. Natočte náhled podle vzoru.
Jehlan:
Úkol: S využitím nápovědy sestrojte pravidelný čtyřboký jehlan podle vzoru.
3.3 Konstrukce pravidelných a nepravidelných hranatých těles Využijeme dva nástroje z 3D nástrojové paletky – Zeď a Deska. Úkol: Zopakujte si nastavení obou nástrojů. Úkol: S využitím vhodného nástroje sestrojte krychli, kvádr a tělesa podle obrázků.
Téma 4: Řešení střech 4.1 Teorie Řešení střech. S průsečnicí dvou rovin se v technické praxu setkáváme při řešení střech. Střechy se skládají z několika spádových rovin. V našich úlohách budou všechny okraje střech (tzv. římsové hrany) ve stejné výši a v nákresně, spádové roviny budou mít stejnou odchylku od roviny horizontální (od půdorysny) stejně jak tomu bývá i v technické praxi. Při řešení střech používáme těchto tří vět: Obraz průsečnice rovin o stejné odchylce od nárysny půlí úhel stop. Obraz průsečnice dvou antiparalelních rovin, tj. rovin o stejné odchylce od nárysny a s rovnoběžnými hlavními přímkami, je přímka rovnoběžná se stopami půlící jejich vzdálenost. Mají-li tři roviny právě jeden společný bod, procházejí obrazem tohoto bodu obrazy průsečnic každých dvou z těchto rovin. Použitá literatura: Deskriptivní geometrie pro II. ročník SVVŠ, prof. dr. Michal Harant a Oldřich Lanta Ukázka uplatnění při řešení střechy nad obdélníkovým půdorysem. Obrázek č. 1
Označme římsové hrany obdélníku ABCD, ležící v půdorysně pořadě 1, 2, 3, 4 a stejnými číslicemi i příslušné střešní roviny. Dvě sousední roviny, např. 1 a 2, mají obraz průsečnice 12, která půlí úhel obrazu stop rovin 1 a 2. Antiparalelní roviny 1 a 3 mají obaz průsečnice 13, která půlí vzdálenost obrazů stop rovin 1 a 3. Průsečnice typu 12 nazýváme nároží, průsečnice typu 13 hřeben střechy. F je společný bod rovin 1, 2, 3 a procházejí jim tedy obrazy průsečnic 12, 13, 23. Má-li střecha složitější tvar, rozdělujeme okapový obrazec střechy (v půdorysu) na obdélníky, přitom nám dobře poslouží číslování jednotlivých střešních rovin. Použitím uvedených tří vět postupně uzavíráme postupně jednotlivé střešní roviny. Šipkami naznačujeme spád vody. Jedním z častých případů řešení střech je i tzv. zásek střech, které mají společnou část nad ABCD. Průsečnice vycházející z bodů A, C prodloužíme až do bodů I, II, odkud pokračují hřebeny vycházející z bodů B, D. Hřeben I-II je vždy ve směru kratší strany obdélníku ABCD. Obrázek č.2
Úkol: Řešte střechy na dalších obrázcích nejprve v rovině s využítím 2D nástrojů, řešení ověřte 3D nástrojem Střecha.
Téma 5: Operace s tělesy S tělesy můžeme provádět některé operace, jako je např. rozdíl, průnik, sloučení. Postup: Tělesa označíme, pak pravým tlačítkem myši zobrazíme kontextové menu:
Zvolíme Operace s tělesy.
Stiskneme tlačítko Načíst operační prvky – načtou se označené objekty (není podmínkou dva objekty, může i víc).
Zvolíme požadovanou operaci:
Úkol: Zopakujte si množinové operace a odvoďte, jaký bude výsledek jednotlivých operací s tělesy. Všechny operace v nabídce si hned vyzkoušejte.
Úkol: Pomocí operací s tělesy vytvořte ze dvou krychlí nasledující tělesa podle obrázků.
Obrázek 1:
Obrázek 2:
Obrázek 3:
Obrázek 4:
Úkol: Tvořte s využitím operací s tělesy další objekty podle pokynů učitele.
Téma 6: Řezy na tělesech S řezy na tělesech jste se již seznámili v učivu matematiky, kapitola stereometrie. Úkol: Zopakujte si pojem řez na tělese a prodiskutujte možnosti konstrukce v programu ArchiCAD.
Postup: Jednou z možností konstrukce řezu na tělese je využití 3D nástroje Střecha. 1. Sestrojíme požadované těleso – viz předchozí kapitoly. Úkol: Zopakujte si konstrukce těles. 2. Nastavte požadované parametry střechy = roviny řezu.
3. Proveďte operaci s tělesy – rozdíl s vytažením nahoru (viz předchozí téma).
Řez je hotov.
Úkol: Sestrojte další řezy na tělesech podle pokynů učitele. Výsledky prodiskutujte ve skupině.
Zdroje: Veškeré obrázky (skeny pracovních obrazovek), popisky obrázků, vytvořené modely, příklady na procvičení a další jsou vlastní tvorbou autorek. Škola vlastní licenci na program ArchiCAD 15. Tento materiál slouží pro vzdělávací účely.
Kontaktní údaje: Gymnázium Vítězslava Nováka Jindřichův Hradec Husova 333/II 371 15 Jindřichův Hradec Telefon: 384 361 253 Webové stránky projektu: http://opvk.gvn.cz
