Manual:BIM modeling/it

BIM sta per Building Information Modeling (Modello d'Informazioni di un Edificio). La definizione esatta di ciò che è varia, ma possiamo dire semplicemente che è il modo attuale di modellare gli edifici e le altre strutture di grandi dimensioni, come ponti, gallerie, ecc ... I modelli BIM sono di solito basate su modelli 3D, e comprendono anche una serie di ulteriori strati di informazioni, come le informazioni sui materiali, le relazioni con altri oggetti o modelli, o le istruzioni speciali per la costruzione o la manutenzione. Queste informazioni supplementari consentono tutti i tipi di analisi avanzate del modello, come ad esempio la resistenza strutturale, i costi e le stime dei tempi di costruzione, o il calcolo del consumo energetico.

L'ambiente Arch di FreeCAD implementa una serie di strumenti e servizi per la modellazione BIM. Anche se ha uno scopo diverso, è fatto per lavorare in stretta integrazione con il resto di FreeCAD. Qualsiasi cosa fatta con qualsiasi altro ambiente di FreeCAD può diventare un oggetto Arch, o essere utilizzato come base per un oggetto Arch.

Come nell'ambiente PartDesign, gli oggetti prodotti dall'ambiente Arch sono destinati ad essere costruiti nel mondo reale. Pertanto, devono essere solidi. Gli strumenti ad Arch di solito si prendono cura di questo automaticamente, e forniscono anche degli strumenti di utilità per facilitare la verifica della validità degli oggetti.

L'ambiente Arch comprende anche tutti gli strumenti di Draft, e usa la sua griglia e il sistema di aggancio. Prima di iniziare, è sempre una buona idea sfogliare le pagine delle preferenze di entrambi, Draft e Arch, e definire le impostazioni di default secondo i vostri gusti.

In questo capitolo, vedremo come modellare questo piccolo edificio:



e produrre un piano e una vista in sezione da esso:




 * Creare un nuovo documento e passare all'ambiente Arch.
 * Aprire il menu Modifica -> Preferenze -> Draft -> Griglia e Snap e impostare la spaziatura della griglia a 1000 mm, in questo modo abbiamo una griglia da un metro, che sarà adatta alla dimensione del nostro edificio.
 * Nella barra degli strumenti snap, assicurarsi che il pulsante [[Image:Snap_Grid.png|16px]] Aggancia alla griglia sia attivato, in modo da poter utilizzare la griglia per quanto possibile.
 * Impostare come Piano di lavoro il piano XY
 * Disegnare quattro linee con lo strumento [[Image:Draft_Line.png|16px]] Linea. È possibile inserire le coordinate manualmente, o semplicemente scegliere i punti sulla griglia con il mouse:
 * Dal punto (0,0) al punto (0,3)
 * Dal punto (0,3) al punto (4,3)
 * Dal punto (4,3) al punto (4,0)
 * Dal punto (4,0) al punto (0,0)



Si noti che abbiamo disegnato sempre nella stessa direzione (in senso orario). Questo non è necessario, ma farà in modo che le pareti che noi costruiremo in seguito abbiano tutte la stessa direzione, sinistra e destra. Si potrebbe anche pensare che qui avremmo potuto semplicemente disegnare un rettangolo, il che è vero. Ma le quattro linee ci permetteranno di illustrare meglio come aggiungere un oggetto in un altro.


 * Selezionare la prima linea, quindi premere il pulsante [[Image:Arch_Wall.png|16px]] Muro.
 * Ripetere questa operazione per le altre 3 linee, fino a quando si dispone di 4 muri.
 * Selezionare le quattro mura, e impostare la loro proprietà Height a 3.00 m e la loro proprietà Alignment su left. Se non si tracciano le linee nello stesso ordine come abbiamo fatto in precedenza, alcune delle pareti potrebbero avere le loro direzioni sinistra e destra capovolte, e Alignement potrebbe dover essere invece impostato su right . Si otterranno quattro pareti intersecanti, all'interno delle linee di base:



Ora si devono unire queste mura, affinchè si intersechino in modo corretto. Questo non è necessario quando i muri sono disegnati in modo che siano già collegati in modo corretto, ma qui dobbiamo farlo, dato che si intersecano. In Arch, questo viene fatto decidendo che una delle pareti è "host" (ospite), e aggiungendo le altre a questa, come "aggiunte". Tutti gli oggetti Arch possono avere qualsiasi numero di aggiunte (oggetti la cui geometria verrà aggiunta alla geometria ospite), e sottrazioni (oggetti la cui geometria verrà sottratta). Le aggiunte e le sottrazioni di un oggetto possono essere gestiti in qualsiasi momento facendo doppio clic sull'oggetto nella struttura.
 * Selezionare le quattro pareti tenendo premuto il tasto Ctrl, l'ultimo dei muri scelti diventa l'ospite.
 * Premere il tasto [[Image:Arch_Add.png|16px]] Aggiungi. Ora le quattro pareti sono state trasformate in una sola:



Le singole pareti sono comunque ancora accessibili, espandendo il muro nella vista ad albero.


 * Vediamo ora ome posizionare una porta. In FreeCAD, le porte sono considerate un caso particolare di finestre, quindi questo viene fatto usando lo strumento Finestra.
 * Iniziare selezionando il muro. Questo non è necessario, ma è una buona abitudine da prendere. Se si seleziona un oggetto quando si avvia lo strumento Finestra, si forza l'inserimento della finestra in quell'oggetto, anche se si aggancia un altro oggetto.
 * Impostare il Piano di lavoro su auto in modo da non sono limitati al piano terra
 * Premere il pulsante [[Image:Arch_Window.png|16px]] Finestra.
 * Nel pannello di creazione della finestra, selezionare la preset Simple door, e impostare la sua Width a 0.9 m e la sua Height a 2.1 m
 * Assicurarsi che la casella di aggiancio a [[Image:Snap_Near.png|16px]] Vicinanza sia attivata, in modo che sia possibile agganciarsi alle facce
 * Posizionare la finestra verso ill centro della faccia anteriore del muro:




 * Dopo aver cliccato, la finestra viene posta sulla faccia giusta, ma non esattamente dove vogliamo:




 * Ora possiamo impostare la posizione precisa, espandendo il muro e gli oggetti della finestra nella vista ad albero e cambiando la proprietà Placement dello schizzo di base della porta. Impostare la sua posizione a x = 2 m, y = 0, z = 0. Ora la finestra è esattamente dove vogliamo:




 * Ripetere l'operazione per inserire una finestra: Selezionare il muro, premere lo strumento finestra, selezionare il modello predefinito Open 2-pane, e posizionare una finestra di 1 m x 1 m nella stessa faccia della porta. Impostare il posizionamento dello schizzo sottostante nella posizione posizionare x = 0.6 m, y = 0, z = 1.1 m, così la linea superiore della finestra è allineata alla parte superiore della porta.



Le finestre sono sempre costruite su schizzi. Per creare facilmente delle finestre personalizzate basta creare prima uno schizzo su una faccia, poi trasformarlo in una finestra selezionandolo e premendo il pulsante finestra. Poi, i parametri di creazione della finestra, cioè i profili del disegno che devono essere estrusi e di quanto, possono essere definiti facendo un doppio clic sulla finestra nella vista ad albero. Vediamo ora creare una soletta:


 * Set the Working Plane to XY plane
 * Create a [[Image:Draft_Rectangle.png|16px]] rectangle with a length of 5m, a height of 4m, and place it at position x:-0.5m, y:-0.5m, z:0.
 * Select the rectangle
 * Click the [[Image:Arch_Structure.png|16px]] structure tool to create a slab from the rectangle
 * Set the height property of the slab to 0.2m and its normal direction to (0,0,-1) because we want it to extrude downwards. We could also simply have moved it 0.2m down, but it is always good practice to keep extruded objects at the same place as their base profile.
 * Set the Role property of the slab to slab. This is not necessary in FreeCAD, but is important for IFC export, as it will ensure that the object is exported with the correct IFC type.




 * Let's now use one of the structural presets to make a metallic beam. Click the [[Image:Arch_Structure.png|16px]] structure button, select a HEB 180 preset, and set its height to 4m. Place it anywhere:




 * Adjust its placement by setting its rotation to 90° in the (1,0,0) axis, and its position to x:90mm, y:3.5m, z:3.09m. This will position the beam exactly on one of the side walls:




 * We need now to duplicate this beam a couple of times. We could do that one by one using the [[Image:Draft_Clone.png|16px]] clone tool, but there is a better way, to do all the copies at once using an array:
 * Select the beam
 * Press the [[Image:Draft_Array.png|16px]] Array button
 * Set the Number X property of the array to 6, leave the Y and Z numbers to 1
 * Expand the interval X property, and press the small [[Image:Bound-expression-unset.png|16px]] expression icon at the right side of the X field. This will open an expressions editor:




 * Write (4m-180mm)/5 in the expression field, and press OK. This will set the x value to 0.764 (4m is the total length of our front wall, 180mm is the width of the beam, which is why it is called HEB180, and we want a fifth of that space as interval between each beam):




 * We can now easily build a simple slab on top of them, by drawing a rectangle directly on the top plane of the beams. Select a top face of one of the beams
 * Press the [[Image:Draft_SelectPlane.png|16px]] working plane button. The working plane is now set to that face.
 * Create a [[Image:Draft_Rectangle.png|16px]] rectangle, snapping to two opposite points of the border beams:




 * Select the rectangle
 * Click the [[Image:Arch_Structure.png|16px]] structure button and create a slab with a height of 0.2m.

That's it, our model is now complete. We should now organize it so it exports correctly to IFC. The IFC format requires that all objects of a building are inside a building object, and optionally, inside a storey. It also requires that all buildings are placed on a site, but the IFC exporter of FreeCAD will add a default site automatically if needed, so we don't need to add one here.


 * Select the two slabs, the wall, and the array of beams
 * Press the [[Image:Arch_Floor.png|16px]] Floor button
 * Select the floor we just created
 * Press the [[Image:Arch_Building.png|16px]] Building button

Our model is now ready to export:



The IFC format is one of the most precious assets in a free BIM world, because it allows the exchange of data between any application and actor of the construction world, in an open manner (the format is open, free and maintained by an independent consortium). Exporting your BIM models as IFC ensures that anyone can see and analyze them, no matter the application used.

In FreeCAD, IFC import and export is done by interfacing with another piece of software, called IfcOpenShell. To be able to export to IFC from FreeCAD, the IfcOpenShell-python package must be installed on your system. Be sure to select one which uses the same python version as FreeCAD. The python version that FreeCAD uses is informed when opening the View -> Panels -> Python console panel in FreeCAD. When that is done, we can now export our model:


 * Select the top object you want to export, that is, the Building object.
 * Select menu File -> Export -> Industry Foundation Classes and save your file.
 * The resulting IFC file can now be opened ina wide range of applications and viewers (the image below shows the file opened in the free IfcPlusPlus viewer). Checking the exported file in such a viewer application before distributing it to other people is important to check that all the data contained in the file is correct. FreeCAD itself can also be used to re-open the resulting IFC file.



We will now place some dimensions. Unlike the previous chapter, where we drew all the dimensions directly on the Drawing sheet, we will use another method here, and place Draft dimensions directly in the 3D model. These dimensions will then be placed on the Drawing sheet. We will first make two groups for our dimensions, one for the dimensions that will appear in the plan view, and another for those that appear on the elevation.


 * Right-click the "house" document in the tree view, and create two new groups: Plan dimensions and Elevation dimensions.
 * Set the Working Plane to XY plane
 * Make sure the [[Image:Snap_WorkingPlane.png|16px]] restrict snap location is turned on, so everything you draw stays on the working plane.
 * Draw a couple of [[Image:Draft_Dimension.png|16px]] dimensions, for example as on the image below. Pressing Shift and Ctrl while snapping the dimension points will give you additional options.




 * Select all your dimensions, and drag them to the Plan dimensions group in the tree view
 * Set the Working Plane to XZ plane, that is, the frontal vertical plane.
 * Repeat the operation, draw a couple of dimensions, and place them in the Elevation dimensions group.



We will now prepare a set of views from our model, to be paced on a Drawing page. We can do that with the tools from the Drawing Workbench, as we have seen in the previous chapter, but the Arch Workbench also offers an all-in-one advanced tool to produce plan, section and elevation views, called Section Plane. We will now add two of these section planes, to create a plan view and an elevation view.
 * Select the building object in the tree view
 * Press the [[Image:Arch_SectionPlane.png|16px]] Section Plane button.
 * Set its Display Height property to 5m, its Display Length to 6m, so we encompass our house (this is not needed, but will look better, as it will show naturally what it is used for), and its Placement position at x:2m, y:1.5m, z:1.5m.
 * Check the list of objects considered by the Section Plane by double-clicking it in the tree view. Section Planes only render specified objects from the model, not all of them. The objects considered by the Section Plane can be changed here.




 * Repeat the operation to create another section plane, give it the same display length and height, and give it the following Placement: position: x:2m, y:-2m, z:1.5m, angle: 90°, axis: x:1, y:0, z:0. Make sure this new section plane also considers the building object.




 * Now we have everything we need, and we can create our Drawing page. Start by switching to the Drawing Workbench, and create a new default [[Image:Drawing_Landscape_A3.png|16px]] A3 page (or select another template if you wish).
 * Select the first section plane, used for the plan view
 * Press the [[Image:Drawing_DraftView.png|16px]] Draft View button. This tool offers a couple of additional features over the standard Drawing View tool, and supports the Section Planes from the Arch Workbench.
 * Give the new view the following properties:
 * X: 50
 * Y: 140
 * Scale: 0.03
 * Line width: 0.15
 * Show Cut True
 * Show Fill: True
 * Select the other section plane, and create a new Draft View, with the followng properties:
 * X: 250
 * Y: 150
 * Scale: 0.03
 * Rendering: Solid



We will now create two more Draft Views, one for each group of dimensions.


 * Select the Plan dimensions group
 * Press the [[Image:Drawing_DraftView.png|16px]] Draft View button.
 * Give the new view the following properties:
 * X: 50
 * Y: 140
 * Scale: 0.03
 * Line width: 0.15
 * Font size: 10mm
 * Repeat the operation for the other group, with the following settings:
 * X: 250
 * Y: 150
 * Scale: 0.03
 * Line width: 0.15
 * Font size: 10mm
 * Direction: 0,-1,0
 * Rotation: 90°

Our page is now ready, and we can export it to SVG or DXF formats, or print it. The SVG format allows to open the file illustration applications such as inkscape, with which you can quickly enhance technical drawings and turn them into much nicer presentation drawings. It offers many more possibilities than the DXF format.

Downloads


 * The file produced during this exercise: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/house.FCStd
 * The IFC file exported from the above file: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/house.ifc
 * The SVG file exported from the above file: https://github.com/yorikvanhavre/FreeCAD-manual/blob/master/files/house.svg

Read more


 * The Arch Workbench
 * The Draft working plane
 * The Draft snapping settings
 * The expressions system
 * The IFC format
 * IfcOpenShell
 * IfcPlusPlus
 * Inkscape