Arch tutorial/cs

Úvod
Záměrem výukového program je představit základy práce v Pracovní ploše Architektura. Pokusím se podat to tak jednoduše aby i uživateli bez předchozích zkušeností s FreeCADem, ale s nějakými zkušenostmi s 3D nebo BIM aplikacemi byl tento výukový program užitečný. V každém případě počítejte s tím, že si budete muset vyhledat další informace o práci s FreeCADem na stránce FreeCAD documentace wiki. Jestliže nemáte žádné zkušenosti s FreeCADem, existuje stránka Začínáme, kterou byste si měli přečíst. Také si projděte naši stránku Výukové programy a na stránce youtube najdete také spoustu dalších výukových programů FreeCADu.

Cílem Pracovní plochy Architektura je nabídnout kompletní pracovní postup BIM uvnitř FreeCADu. Vzhledem k tomu, že je zatím ve vývoji, neočekávejte, že hned najdete stejné nástroje na stejné úrovni jako v obdobných komerčních alternativách jako je Revit nebo ArchiCAD, ale an druhou stranu je využíván v mnohem větším rozsahu než tyto aplikace. Pracovní plocha Architektura významně využívá výhod ostatních disciplín, které FreeCAD poskytuje a nabízí některé vlastnosti, které jsou zřídka viděny u tradičních BIM aplikací.

Zde je například několik zajímavých vlastností Pracovní plochy Architektura ve FreeCADu, které byste obtížně hledali v jiných BIM aplikacích:


 * Architektonické objekty jsou vždy tělesa. Ze silných mechanických základů FreeCADu známe důležitost toho aby strukturální objekty byly vždy tělesy. To zajišťuje mnohem bezchybnější práci a velmi spolehlivé logické operace. Protože možnost dělat kapsy ve 3D objektech pomocí 2D plochy je také logická operace, hned vidíte důležitost v takovém případě.


 * Stavební objekty mohou mít kdykoliv jakýkoliv tvar. Nejsou žádná omezení. Zdi nemusejí být svislé, desky nemusejí vypadat jako desky. Jakékoliv těleso se může kdykoliv stát stavebním objektem. Velmi složité věci, obyčejně těžce definovatelné v jiných BIM aplikacích, jako jsou podlahové desky zatáčející se nahoru a přecházející v zeď (ano Zaho Hadide, to je to o čem jsi mluvil), nepředstavují žádný mimořádný problém ve FreeCADu.


 * Celou sílu FreeCDAu máte na špičce prstu. Můžete vytvářet architektonické objekty pomocí jakéhokoliv nástroje FreeCADu, jako je Pracovní plocha Návrh dílu a když jsou připraveny, konvertujete je do architektonických objektů. Objekty si podrží celou svoji modelovací historii a jsou dále zcela editovatelné. Pracovní plocha Atchitektura také dědí mnoho z funkcionality Pracovní plochy Kreslení jako je třeba zachycování a pracovní roviny.


 * /cs|Pracovní plocha Architektura je velmi spřátelená s modulem síť. Snadno můžete vytvářet architektonické modely v aplikacích založených na sítích jako je Blender nebo SketchUp a importovat je do FreeCADu. Jestliže se staráte o kvalitu Vašeho modelu a jeho objekty jsou non-manifold (nejsou různorodá) tělesa, jejich převod do architektonických objektů vyžaduje pouze stisknutí tlačítka.

V době, kdy je psán tento text, Pracovní ploch Architektura, stejně jako zbytek FreeCADu trpí některými omezeními. Nicméně, na většině se pracuje a budou k dispozici později.


 * FreeCAD není 2D aplikace. Je dělán pro 3D. Je v něm dostatečné množství nástrojů pro kreslení a úpravy 2D objektů v Pracovní ploše Kreslení a Pracovní ploše Skicář, ate ty nejsou určeny pro práci s velkými a (někdy špatně nakreslenými) 2D CAD soubory. Běžně můžete uspěšně importovat 2D soubory, ale neočekávejte vysoký výkon, pokud na nich budte chtít pokračovat ve 2D. Byli jste varováni.


 * Žádná podpora materiálů. FreeCAD bude mít kompletní Materiálový systém, který bude schopen definovat velmi komplexní materiály, se všemi výhodmai, které můžete očekávat (uživatelské vlastnosti, materiálové skupiny, vykreslování a vizuální vlastnosti, atd.) a pracovní plocha Architektura jej bude využívat hned jak bude připraven.


 * Je nainstalována velmi předběžbé podpora IFC. Už teď můžete docela spolehlivě importovat IFC soubory, poskytované z IfcOpenShell, ale exportování ještě není oficiálně podporováno. Vývojáři pracují na FreeCADu i na IfcOpenShellu a v budoucnu můžeme očekávay plnou podporu IFC.


 * Mnogo nástrojů Architektury je stále ještě ve vývoji. Znamená to, že automatické "wizardy", které jsou schopny vytvářet automaticky komplexní konstrukce, jako jsou Střecha nebo Schody mohou zatím vytvářet jen určité typy těchto objektů a další nástroje, které mají předvolby jako jsou Struktura nebo Okno mají jen několik základních předvoleb. To se samozřejmě časem zlepší.


 * Vztahy mezi objekty ve FreeCADu stále ještě nejsou oficiálně dostupné. Tyto vztahy, např. vztah mezi oknem jaho hostující zdí, jsou v současné době implementovány do pracovní plochy Architektura pomocí dočasných (a proto poněkud omezených) metod. Přibude mnoho nových možností až bude tato vlastnost plně funkční.


 * Vlastnost Jednotky jsou právě implementovány ve FreeCADu, což umožňuje práci s jakýmikoliv jednotkami (dokonce i imperiálními jednotkami, vy hoši z USA můžete být trvale vděční Jürgenovi, patronovi a hlavnímu šéfoviFreeCADu). Ale v tomto okamžiku není implementace kompletní a pracovní plocha Architektura zatím tyto jednotky nepodporuje. Zatím musíte počítat s tím, že je "bezjednotková".

Typický pracovní postup
Pracovní plocha Architektura je připravena hlavně pro dva druhy pracovních postupů:


 * Vytvoří se model v rychlejší, na sítích založené aplikaci jako je Blender nebo SketchUp a ten se importuje do FreeCADu za účelem extrakce plánů a řezů. FreeCAD je zařízen na přesné modelování na mnohem vyšší úrovni než je vyadováno v architektuře. Vytváření modelů přímo ve FreeCADu může být obtížné a pomalé. Z toho důvodu má tento pracovní postup velké výhody. Popsal jsem to v tomto článku na mém blogu. Jestli máte zájem modelovat správně a přesně (clean, solid, non-manifold meshes), dává Vám tento pracovní postup stejnou úroveň výkonu a přesnosti jako jiné.


 * Vytváření modelu přímo ve FreeCADu. To je to co Vám ukážu v tomto výukovém programu. Většinou budeme využívat tři pracovní plochy: Architektura, samozřejmě, ale také Kreslení, jehož všechny nástroje jsou včleněny do Architektury, takže není potřeba přepínat pracovní plochy a Skicář. S výhodou to můžete udělat jak to běžně dělám já, že si vytvořím uživatelský nástrojový pruh v pracovní ploše Architektura, pomocí Nástroje -> Uživatelské, a přidám ze Skicáře nástroje, které budu často používat. Toto je moje "uživatelská" pracovní plocha Architektura:



V tomto výukovém programu budeme modelovat dům ve 3D, založený na 3D výkresu, který stáhneme z netu a extrahujeme z 2D dokumentu plány, výšky a řezy.

Příprava
Místo vytváření projektu od začátku, vezměme si pro modelování projekt z příkladu, ušetří nám to čas. Vybral jsem nádherný dům známého architekta Vilanova Artigas (podívejte se na sérii obrázků od Pedra Koky), protože je to blízko od mého bydliště, protože je to jednoduché a protože je to parádní příklad modernistické architektury v Sao Paulu (je to dokonce  na prodej pokud máte "nějaké" peníze k utrácení) a dwg výkresy jsou snadno dostupné.

Použijeme 2D DWG výkresy získané z odkazu nahoře (musíte se registrovat ke stažení, ale je to zdarma) jako základ pro tvorbu našeho modelu. Takže první věc je stažení souboru, jeho rozzipování a otevření DWG souboru v nějaké dwg aplikaci jeko je třeba DraftSight. Alternativně můžete jej konvertovat do DXF pomocí bezplatné utility, třeba Teigha File Converter. Máte-li konvertor Teigha nainstalován (a cestu k němu nastavenou v předvolbách Architektury), pak je FreeCAD také schopen naimportovat DWG soubory přímo. Ale protože tyto soubory často mívají špatnou kvalitu a jsou velmi těžkopádné, je obyčejně lepší otevřít je ve 2D CAD aplikaci a pročistit je.

Zde jsem vyhodil všechny výkresy detailů, všechny rámečky s informacemi o výkrese, "vyčistil" jsem jej (v AutoCADu je to "purge") pro odstranění všech zbytečných entit, zreorganizoval jsem řezy do logického umístění v relaci s ohledem na plán a přesunul jsem všechno k počátku (0,0). Potom může být náš soubor otevřen ve FreeCADu efektivně. Zkontrolujte různé odlišné volby dostupné v menu Úpravy -> Předvolby -> Kreslení -> Import/Export, které mohou ovlivnit jak (a jak rychle) jsou soubory DXF/DWG importovány.

Takto vypadá soubor po otevření ve FreeCADu. Změnil jsem taky tloušťku zdí (obsah skupiny "muros") a prohodil pár dveří, které byly importovány se špatným měřítkem v ose X, pomocí nástroje Kreslení Měřítko:



DXF importer (který se také umí postarat o DWG soubory, protože při importu DWG souborů jsou nejdříve jednoduše zkonvertovány do DXF) seskupuje importované objekty podle vrstev. Ve FreeCADu nejsou vrstvy, ale skupiny. Skupiny nabízejí jednoduchý způsob organizace objektů v souborech, ale nemají specifické vlastnosti jako vrstvy v AutoCADu, které se aplikují na jejich obsah. Ale mohou být umístěny uvnitř jiných skupin což je velmi šikovné. První věc, kterou zde budeme chtít udělat je vytvořit novou skupinu (v okně stromu), klikněte pravým tlačítkem myši na ikonu dokumentu, přidejte skupinu, klikněte na ni pravým tlačítkem myši a přejmenujte ji na "base 2D plans" a přetáhněte do ní všechny ostatní objekty.

Výstavba zdí
Jako většina Architektonických objektů, mohou být zdi stavěny na rozmanitých objektech: přímky, dráty (lomené čáry), náčrty, plochy nebo tělesa (nebo dokonce na ničem, když jsou definovány výškou, šířkou a délkou). Výsledná konstrukce zdi závisí na konstrukci základu a vlastnostech, které zadáte, jako jsou šířka a výška. Jak asi uhodnete, zeď založená na přímce ji využije jeko přímku, podle které se zeď zarovná, zatímco zeď založená na ploše využije plochu jako svůj základový obrys a zeď založená na tělese jednoduše převezme rozměry zadaného tělesa. To umožňuje jakémukoliv tvaru stát se zdí.

Ve FreeCADu existuje několik možných strategií jak stavět zdi. Jedna umožňuje vystvět kompletní "plán podlaží" pomocí skicáře a pak z ní vystvět jedne velký objekt zdi. Tato technika funguje, ale můžete zadat pouze jednu tloušťku pro všechny zdi v projektu. Nebo můžete vystvět každou zaď samostatně ze segmentů přímek. Nebo (a to bude využito zde) můžet využít mix z obou způsobů: uděláme pár drátů nad importovaným plánem, jeden pro každý typ zdi:



Jak vidíte nakreslil jsem červeně přímky, ze kterých budou betonové zdi (vyhledání obrázků domu Vám může usnadnit rozlišení různých typů zdí), zelené přímky jsou vnější cihlové zdi a modré přímky se stanou vnitřními zdmi. Přímky procházejí i dveřmi, protože dveře budou vloženy do zdí později a vytvoří si otvory automaticky samostatně. Zdi mohou být k jejich základové přímce zarovnány zleva, zprava nebo centrálně, takže nezáleží na tom, po které straně základovou přímku nakreslíte. Také jsem si dával pozor abych se co nejvíce vyhnul protínáni, protože tak se model stane co nejčistším. Ale o protínání se postaráme později.

Když je to hotovo, můžete všechny tyto přímky umístit do nové skupiny. Postupně vybírejte přímky a stiskem tlačítka Zeď z nich stavějte zdi. Můžete vybrat i několik přímek zároveň. Po dokončení a úpravě šířek (externí zdi jsou široké 25cm, vnitřní 15cm) a některých zarovnání. My už máme zdi připraveny:



Zeď můžeme budovat i z úplného začátku. Když stisknete tlačítko Zeď bez vybraného objektu, můžete kliknout na dva body na obrazovce a nakreslit zeď. Ale na pozadí nástroj Zeď ve skutečnosti nakreslí přímku a na ní postaví zeď. Ale v tomto případě považuji za mnohem poučnější ukázat jak to funguje.

Všimli jste si, že jsem si hodně dával pozor abych nekřížil zdi? Později nám to ušetří hodně bolení hlavy, například když naši práci exportujeme do jiných aplikací, které to nemají rády. Já zde mám pouze jedno křížení, když jsem byl líný nakreslit dva krátké přímkové segmenty a nakreslil jsem jednu velkou lomenou čáru, která překřížila jinou. To musí být opraveno. Naštěstí mají všechny objekty Architektury skvělou vlastnost: můžete přidat jednu na druhou. Když to uděláme, sjednotí se jejich konstrukce, ale stále potom zůstanou editovatelné a nezávislé. Přidání jedné z našich překřížených zdí na druhou uděláme tak, že jednu z nich vybereme, potom CTRL+výběr druhé a stiskneme nástroj Přidat:



Vlevo jsou dvě překřížené zdi, napravo výsledek po přidání jedné na druhou.

Například, já jsem mohl nakreslit základové přímky bez ohledu na jejich křížení a upravit to později pomocí nástroje Přidat. Ale tím bych značně zvýšil složitost modelu bez jakéhokoliv přínosu. Lepší je to dělat správně od začátku a udržovat je jako velmi jednoduché části konstrukce.

Teď už jsou naše zdi v pořádku a potřebujeme zdvihnout jejich výšku až se protne se střechou. Potom, protože zeď nemůže být automaticky useknuta střechou (nicméně jednoho dne k tomu dojde), vytvoříme "fiktivní" objekt, který kopíruje tvar střechy, pro odebrání z naší zdi.

Nejprve, když se podíváme na 2D výkresy, vidíme, že nejvyšší bod střechy nad 5.6m nad podlahou. Proto nastavme výšku naší zdi na 6m a tím si zajistíme, že bude odebrána naším fiktivním objemem zdi. Můžete se ptát proč 6m a ne 5.6m? Dobrá, jestliže už jste někdy pracovali s logickými operacemi (přidání, odebrání, průniky), musíte už vědět, že tyto operace nemají moc rády "face-on-face" (povrch na povrch) situace. Mají rády čisté, opravdu se protínající objekty, Takže, když to uděláme takto, máme to pojištěné.

Pro zdvihnutí výšky naších zdí, jednoduše všechny vyberte (nezapomeňte tu, kterou jsme přidali na další) v okně stromu a změňte hodnotu jejich vlastnosti "výška".

Před vytvořením střechy a snížením zdí udělejme i ostatní objekty, které budou potřebovat snížení: Zdi horního studia a sloupy. Zdi studia jsou udělány stejným způsobem, jaký už jsme použili, na plánech horního patra, ale budou zvýšeny na úroveň 2.6m. Proto jim dáme požadovanou výšku, vrchol je ve výšce 6m, takže výška bude 3.4m. Když je to hotovo, zdvihněme zdi na úroveň 2.6m: Obě vybereme, přejdeme do pohledu zepředu (Pohled -> Standardní pohledy -> Zepředu), stiskněte tlačítko Posun, vyberte první bod, potom zadejte 0, 2.6, 0 jako souřadnice a stiskněte ENTER. Objekty vyskočí do výšky 2.6m:



Teď posuňme naše zdi vodorovně na jejich správnou pozici. Protože máme zachycovací body je to snadnější: Vybereme obě zdi, stiskneme nástroj Posun a posuneme je z jednoho bodu do druhého:



Nakonec jsem změnil barvu některých zdí na cihlovou (je to snadnější pro odlišení) a udělal malou korekci: Některé zdi nejdou až ke střeše, ale skončí na výšce 2.60m. Upravil jsem výšku těchto zdí.

Zvednutí struktury
Nyní, protože musíme snížit zdi odebráním objektu, mohli bychom se podívat jestli tam nejsou další objekty, které budou potřebovat tímto způsobem snížit. Jsou tam, některé ze sloupů. To je dobrá příležitost představit další z objektů architektury: Strukturu. Objekty struktury se víceméně chovají jako zdi, ale nejsou vytvořeny ze základové přímky. Spíše preferují práci z profilu, který se vysune (podél přímky profilu nebo ne) Jakýkoliv plochý objekt může sloužit jako profil pro strukturu, s jediným požadavkem: musí tvořit uzavřený tvar.

Pro naše sloupy použijeme jinou strategii než jsme použili pro zdi. Místo "kreslení" na 2D plánech, použijeme přímo objekty z nich: kružnice, které reprezentují sloupy v pohledu plánu. Teoreticky bychom mohli vybrat jeden z nich a stisknout tlačítko Struktura. Nicméně, pokud bychom to udělali takto, vytvoříme "prázdný" strukturální objekt. Je to kvůli tomu, že si nikdy nemůžete být jisti jak dobře byly objekty nakresleny v DWG souboru a tyto objekty často nejsou uzavřeny. Takže před jejich zformováním ve sloupy je změníme na plochy dvojnásobným použitím nástroje Vylepšit. Při prvním je zkonvertujeme do uzavřených drátů (lomených čár), při druhém zkonvertujeme dráty do ploch. Druhý krok není povinný, ale když máte plochy, můžete si být na 100% jisti, že jsou uzavřené (jinak nemůže být plocha vytvořena).

Když jsme zkonvertovali všechny sloupy do ploch, můžeme na ně použít nástroj Struktura a nastavit výšku (některé mají 6m, další pouze 2.25m):



Na obrázku nahoře vidíte dva sloupy, které jsou tak jak byly v DWG souboru, dva byly vylepšeny na plochy a dva byly zformovány do strukturálních objektů a jejich výška nastavena na 6m a 2.25m.

Připomínám, že tyto různé architektonické objekty (zdi, struktury a další, které ještě objevíme) všechny sdílejí spoustu věci mezi sebou (například všechny mohou být přidány jedna na druhou, jako jsme to již udělali se zdmi, a kterákoliv z nich může být zkonverována do jiné). Je to více otázka vkusu, sloupy můžeme také udělat pomocí nástroje pro zeď a podle potřeby zkonvertovat. Ve skutečnosti některé z našich zdí jsou betonové zdi, později je můžeme zkonvertovat do struktur.

Odebrání
Nyní je čas vytvořit náš odečítací objem. Nejjednodušším způsobem je nakreslit jeho profil nad řezem. Potom jej otočíme a umístíme jej do správné pozice. Podívejte se proč jsem umístil řez a sklon před začátkem? Bude to velmi šikovné pro nakreslení toho objemu zde, potom jeho posunutí do správné pozice na modelu.

Nakresleme tedy ten objem, větší než střecha, který bude odečten ze zdí. Udělám to tak, že nakreslím dvě přímky nad základnou střechy, potom jej trochu prodloužím pomocí nástroje Oříznout. Potom nakreslím drát, zachycením k uvedeným přímkám a přechodem nahoru na našich 6 metrů. Také jsem nakreslil modrou přímku na úrovni přízemí (0.00), která bude naší osou rotace.



A teď ta finta: Použijeme nástroj Otočení pro pootočení našeho profilu o 90 stupňů nahoru, do správné pozice kde bude vysunut. Uděláme to tak, že nejdříve musíme změnit pracovní rovinu na rovinu YZ. Když je to provedeno, bude otočení provedeno v této rovině. Kdybychom chtěli a udělali to trochu dříve a nastavili boční pohled, bylo by obtížné vidět a vybrat náš profil a zjistit kde je základní bod kolem kterého to musí rotovat, jasné? Potom musíme nastavit pracovní rovinu ručně: Stiskneme tlačítko Vybrat rovinu (je to v záložce "úkoly" v okně stromu) a nastavíme ji na YZ (což je "boční" rovina). Když nastavíte pracovní rovinu ručně, jako zde, nezmění to závislost na Vašem pohledu. Nyní můžete otočit pohled tak, abyste měli dobrý výhled na všechny věci, které musíte vybrat. Pro pozdější přepnutí pracovní roviny zpět "automatického" módu, stiskněte opět tlačítko Vybrat rovinu a nastavte ji na "Žádná".

Nyní bude snadné provést otočení: Vyberte profil, stiskněte tlačítko Otočení, klikněte na bod v modré přímce, zadejte 0 jako počáteční úhel a 90 jako rotace:



A vše co musíme udělat teď je posunout profil trochu blíže k modelu (pokud je to potřeba, nastavte pracovní rovinu na XY) a vysunout jej. Můžete to udělat buď pomocí nástroje Díl Vysunout nebo pomocí nástroje Kreslení Oříznout, který má také speciální skrytou schopnost vysunovat plochy. Vždy se ujistěte, že vysunutí je delší než všechny zdi, které z něj budou odečteny abyste se vyhnuli problematické face-on-face situaci při odečítání:



A nyní příchází na řadu akce opačná k nástroji Přidat a to Odebrat. Jak asi uhodnete, také to vytváří objekt jako dítě jiného, ale jeho tvar je odečten z hostitelského objektu místo jejich sjednocení. Takže je to jednoduché: Vyberte objem k odečtení (pojmenoval jsem jej jako "Roof volume to subtract" (Objem střechy k odebrání) v okně stromu, takže ho snadno najdete), CTRL + výběr zdi, a stisknout tlačítko Odebrat. Tohle uvidíte po odebrání, objem pro odebrání zmizel ze 3D pohledu i z okna stromu. Je to proto, že byl označen jako dítě zdi a "spolknut" zdí. Vyberte zeď, rozbalte ji v okně stromu a máte tady Váš objem.

Nyní vyberte ten objem v okně stromu, CTRL + výběr další zdi a stiskněte Odebrat. Opakujte pro všechny zdi až budou všechny příslušně zkráceny:



Pamatujte si, že pro oba nástroje Přidat i Odebrat, je důležité pořadí ve kterém se objekty vybírají. Hostující objekt je vždy jako poslední, jako "Odebrat X z Y" nebo "Přidat X k Y"

Vytvoření střech
Nyní co nám zbývá k dokompletování struktur je vytvoření střech a menších vnitřních desek. Opět nejjednodušší cestou je nakreslit jejich profil nad řezem pomocí nástroje Drát. Tady jsem nakreslil 3 profily jeden nad druhým (odsunul jsem je od sebe, v pohledu dole to můžeme vidět lépe). Zelený bude použit pro pozdější ohraničení desky střechy, potom modrý pro boční části a červený pro střední část, které je nad blokem koupelny:



Pak musíme opakovat operaci otočení jako nahoře, otočit objekty ve svislé pozici, potom jejich posunutí na jejich správné umístění a zkopírování některých z nich, které budou vysunuty dvakrát pomocí nástroje Posun, a to stisknutím klávesy ALT, což vytvoří kopie místo pouhého přesunutí aktuálního objektu. Také jsem přidal další dva profily pro boční zdi otvorů koupelny.



Když je všechno na místě, je to už jen věcí použití nástroje Oříznutí na vysunutí a potom je zkonvertovat od objektů Architektura Struktura.



Pak vidíme, že vyvstaly další problémy: dva ze sloupů vpravo jsou příliš krátké (měly dosahovat až ke střeše) a taky je mezera mezi deskou a zdí studia vpravo vzadu (symbol úrovně 2.6 na řezu byl zřejmě špatně). Díky parametrickým objektům není problém to vyřešit: Pro sloupy jenom změníme jejich výšku 6m, vyberte objekt odebrání střech z okna stromu a odeberte jej ze sloupů. Pro zdi je to ještě jednodušší: posuňte je trochu dolu. Protože odebírací objem zůstává stále na svém místě, konstrukce zdi se přizpůsobí automaticky.

A ještě musí být opravena jedna věc, v koupelně je malá betonová deska, která protíná některé zdi. Opravme to vytvořením nového odebíracího objemu a odeberme jej z těchto zdí. Další vlastností nástroje Oříznutí, který používáme k vysunutí hmoty, je to, že také může vysunout jednu plochu existujícího objektu. To vytvoří nový samostatný objekt, takže neriskujete "poškození" jiného objektu. Takže můžeme vybrat základovou plochu z malé betonové desky (podívejte se na ní zespodu modelu), potom stiskněte tlačítko Oříznutí a vysuňte ji až ke střeše. Pak ji odeberte z obou vnitřních zdí koupelny pomocí nástroje Odebrat:



Podlahy, schodiště a komín
Teď je naše struktura kompletní a zbývá už jen dodělat pár měnších objektů.

Komín
Pusťme se do komína. Nyní už víte jak to funguje? Nakreslete pár uzavřených drátů, posuňte je nahoru do jejich správné výšky nástrojem Posun, vysuňte je nástrojem Oříznout, změňte ten větší na strukturu, a odečtěte ten menší. Všimněte si, že komínový průduch nebyl na plánu zakreslen, ale našel jsem jeho pozici přetažením modrých čar z pohledu řezu.



Podlahy
Podlahy nejsou v základním výkresu příliš dobře zobrazeny. Při pohledu na řezy nepoznáte kde a jak tlusté jsou podlahové desky. Tak budeme předpokládat, že zdi stojí na základech na úrovni 0.00 a že stejné je to s podlahami tlustými 15 cm, které leží přímo na základové desce. Takže podlahová deska nezasahuje pod zdi, ale je kolem nich. Můžeme je vytvořit z jedné velké obdélníkové desky a pak z ní odečíst zdi, ale víme, že odečítací operace je dost náročná na prostředky. Lepší je udělat podlahy z menších kusů, bude to "levnější" na výpočetní požadavky a uděláme to tedy rozumně pokoj po pokoji, bude se to později hodit při výpočtech podlahových ploch:



Když jsou nakresleny dráty, jen je převedeme do struktur, a dáme jim výšku 0.15:



Schodiště
A teď schodiště. Seznamte se s dalším nástrojem Architektury schodištěm. Tento nástroj je zatím ve velmi ranné fázi vývoje, takže od něho moc neočekávejte. Ale je už docela šikovný pro vytvoření jednoduchého, přímého schodiště. Je důležité znát jejich koncept, nástroj pro schodiště je zamýšlen pro vybudování schodiště z rovné podlahy na vršek zdi. Jinými slovy, při pohledu shora objekt schodiště zabírá přesně stejnou plochu jakou zabírá na půdorysu, takže poslední stupeň není zakreslen (ale samozřejmě je započten při výpočtu výšky).

V tomto příkladu jsem dal přednost vytvoření schodiště v řezu, protože budme potřebovat mnoho rozměrů, které se snadněji získají z tohoto pohledu. Nakreslil jsem pár červených vodicích přímek, potom dvě modré přímky, které budou základem dvou částí schodiště a dva zelené uzavřené dráty, které vytvoří chybějící části. Nyní vybereme první modrou přímku, stiskneme nástroj Schodiště, zadáme počet stupňů na 5, výšku na 0.875,šířku na 1.30, typ struktury na "massive" a tloušťku struktury na 0.12. Opakujte pro další část.

Pak vysuňte oba zelené dráty o 1.30 a otočte je a posuňte do správné pozice:



Na bočním pohledu nakreslete (potom otočte) okraj:



Potom všechno posuňte na místo:



Také nezapomeňte snížit sloup, který protíná schodiště, protože v BIM je vždy špatné, když se objekty protínají. Pamatujte, že stavíme stejně jako v reálném světě, kde se taky pevné objekty nemohou protínat. Tady jsem nechtěl odečíst sloup přímo od schodiště (protože jinak by objekt sloupu byl pohlcen objektem schodiště a to se mi nelíbí), proto jsem vzal plochu, na které byl sloup postaven a znovu jsem ji vysunul. Toto nové vysunutí pak bylo odečteno ze schodiště.

Výborně! Všechna těžká práce je nyní udělána a nyní se dejme do mnohem těžší práce!

Dveře a okna
Nástroj Architektura Okno je pěkně složitá záležitost. Používá se pro vytvoření všech druhů "vložených" objektů jako jsou okna nebo dveře. Ano, ve FreeCADu jsou dveře speciálním druhem okna. Ve skutečném životě taky, nemyslíte? Nástroj Architektura Okno může být stále ještě poněkud obtížnější na používání, ale to je za to, že byl sestaven pro maximální výkon. Může s ním být vytvořen téměř jakýkoliv druh okna podle vašich představ. Ale až tento nástroj bude mít v budoucnosti víc předvoleb, situace bude lepší.

Objekt Architektura Okno funguje následovně: Je založen na 2D plánu (jakýkoliv 2D objekt, ale přednost má náčrt, který obsahuje uzavřené dráty (lomené čáry)). Tyto dráty definují různé části okna: vnější rámečky, vnitřní rámečky, okenní panely, pevné panely, atd. Objekt okno má vlastnosti, které obsahují co dělat se kterým drátem: vysunout je, umístit je s určitým odsunutím, atd. Nakonec může být okno vloženo do hostitelského objektu jako je zeď nebo struktura, do které automaticky vytvoří otvor. Otvor bude vypočten podle největšího drátu nalezeného ve 2D plánu.

Ve FreeCADu jsou dva způsoby jak vytvořit takové objekty: Použitím předvoleb nebo nakreslením plánu okna od začátku. Zde se podíváme na oba způsoby. Ale pamatujte, že metoda s předvolbami nedělá nic jiného, než že vytvoří objekt plánu a definuje potřebná vysunutí.

Použití předvoleb
Při stisknutí nástroje Architektura Okno bez vybrání objektu, jste požádáni o zadání 2D plánu nebo zadání předvoleb. Použijme předvolbu "Jednoduché dveře" pro umístění hlavních vchodových dveří našeho modelu. Zadáme šířku 1m, výšku 2.45m a rozměr W1 0.15m, ostatní parametry ponechte na 0.05m. Když pak kliknete na levý spodní roh zdi, vytvoří se nové dveře:



Všimnete si, že ty Vaše nové dveře se nezobrazí v okně stromu. Je to kvůli tomu, že zachycením zdi jsme označili zeď jako hostitelský objekt. Následně byl "pohlcen" zdí. Ale kliknutím pravou myší na zeď -> Jdi na výběr najdete dveře ve stromě.

V tomto případě, protože naše okno není vloženo do žádné zdi (otvor už tam byl), můžeme oddělit okno od hostující zdi. Udělá se to dvojklikem na hostující zeď v pohledu stromu pro přechod do editačního módu. Tam uvidíte okno v jeho "Odečítací" skupině. Jednoduše tam vyberte okno, stiskněte tlačítko "odstranit prvek" a potom OK. Naše okno bylo odstraněno z hostující zdi a leží na konci pohledu stromu.

Máme druhé dveře, přesně stejné jako ty první, trochu vlevo. Místo vytváření nových dveří od začátku, máme dva způsoby jak vytvořit kopii těch prvních: Použitím nástroje Kreslení Posun se současně stisknutou klávesou ALT, která jak jistě víte, objekt kopíruje místo přesunutí. Nebo, ještě lépe, můžeme použít nástroj Kreslení Klon. Nástroj Klon vytváří "klon" vybraného objektu, se kterým můžete pohybovat, ale drží si tvar původního objektu. Když se změní původní objekt, změní se zároveň i klon.

Takže všechno co musíme udělat je vybrat dveře, stisknout nástroj Kreslení Klon a potom přesunot klon na jeho správnou pozici pomocí nástroje Kreslení Posun.

Organizace modelu


Nyní je vhodný čas udělat malou očistu domu. Protože už máme dvě okna, je vhodný čas pro pročištění okna stromu: Vytvořte novou skupinu, přejmenujte ji na "Windows" a přesuňte do ní obě okna. Doporučuji Vám také další prvky oddělit tímto způsobem, jako jsou zdi a struktury. Protože můžete vytvořit i skupiny uvnitř skupin, můžete organizovat dále, například umístění všech prvků, které vytvářejí střechu do samostatné skupiny, takže bude snadné ji zapnout nebo vypnout (přepínání viditelnosti skupin platí i pro všechny objekty uvnitř nich).

Pracovní plocha Architektura má několik přidaných nástrojů pro organizaci modelu: Staveniště, Budova a Podlaží. Tyto 3 objekty jsou založeny na standardních skupinách FreeCADu, takže se chovají přesně stejně jako skupiny, ale mají několik vlastností navíc. Například, podlaží má schopnost nastavit a řídit výšku obsažených zdí a struktur, a když jsou přesunuty, celý jejich obsah je přesunut také.

Ale zde, protože máme pouze jednu budovu s pouze jedním (a půl) podlažím, není ve skutečnosti potřeba používat takové objekty, takže vystačíme jen s jednoduchými skupinami.

Vraťme se zpět k práci. Vypněte skupinu střechy, tak budme lépe vidět dovnitř a přepněte Zobrazovací mód objektů podlaží na Drátový model (nebo použijte nástroj Kreslení Přepnout zobrazovací mód) takže je můžeme zachycovat, ale můžeme vidět půdorys i zespodu. Ale můžeme také vypnout podlahy kompletně, potom umístit dveře na úroveň 0, potom je zvednout o 15cm pomocí nástroje Kreslení Posun.

Teď umístíme vnitřní dveře. Opět použijte předvolbu "Jednoduché dveře" a vytvořte dveře široké 1.00m a 0.70m a vysoké 2.1 s rozměrem W1 0.1m. Ujistěte se, že zachytíte správnou zeď až je budete umisťovat a ony vytvoří automaticky otvor v té zdi. Jestliže je obtížné umístit je správně, můžete je umístit na snadnější místo (například na roh zdi) a potom je posunout. Otvor se posune s nimi.

Pokud omylem vložíte okno do špatné zdi, je snadné to napravit: Odstraňte okno se skupiny "Substraction (Odebrané)" u hostující zdi v editačním módu, jak jsme viděli výše a potom je vložte do skupiny "Substraction (Odebrané)" u správné zdi stejnym způsobem nebo jednoduše použitím nástroje Architektura Odebrat.

O trochu práce později, všechny dveře jsou na místě:



Při bližším pohledu na bokorys, najdeme další chybu: Vrchol cihlové zdi není na 2.60m, ale o 17.5cm níže, tj. 2.425cm. Naštěstí okna založená na předvolbách mají výhodu: Můžete změnit jejich hlavní rozměry (šířku a výšku) v jejich vlastnostech. Takže změňme jejich výšku na 2.425-0.15, tj. na 2.275. Druhé okno, protože je to klon prvního okna, je převezme také. To je to zásadní v čem se projeví kouzlo parametrického návrhu.

A teď je podívejme na opravdu zajímavou věc: Jak navrhnout naše vlastní uživatelské okno.

Vytváření uživatelských oken
Jak jsem vysvětlil výše, objekty Architektura Okno se vytvářejí z 2D plánů, sestavených z uzavřených prvků (dráty (lomené čáry), kružnice, obdélníky, cokoliv). Objekty Kreslení nemohou držet více než jeden z těchto prvků, doporučovaný nástroj pro kreslení plánů oken je Skicář. Bohužel, u skicáře není možné zachytit vnější objekt jako u pracovní plochy Kreslení, což by zde bylo užitečné, protože naše nárysy už jsou nakresleny. Naštěstí existuje nástroj pro konverzi objektů Kreslení do náčrtů: Nástroj Kreslení do Náčrtu.

Začněme tedy s kreslením našeho prvního plánu okna. nakreslil jsem jej v nárysu, použitím několika obdélníků: Jeden z nich pro vnější linky, a 4 pro vnitřní linky. Zastavil jsem se přede dveřmi, protože, připomínám, naše dveře už rám mají:



Potom vyberte všechny obdélníky a stiskněte tlačítko Kreslení do Náčrtu (a smažte obdélníky, protože tento nástroj nemaže původní objekty, pro případ, že něco nedopadlo dobře). Potom s vybranými novými náčrty, stiskněte nástroj Architektura Okno.



The tool will detect that the layout has one outer wire and several inner wires, and automatically proposes you a default configuration: One frame, made by subtracting the inner wires from the outer one, extruded by 1m. Let's change that, by entering the window's edit mode, by double-clicking on it in the tree view:

You will see a "Default" component, that has been created automatically by the Window tool, that uses the 5 wires (always subtracting the other ones from the biggest one), and has an extrusion value of 1. Let's change its extrusion value to 0.1, to match what we used in the doors.

Then, let's add 4 new glass panels, each using a single wire, and give them an extrusion of 0.01, and an offset of 0.05, so they are placed at the middle of the frame. This will be how your window looks like when you are finished:



I suppose now you must have understood the power of this system: Any combination of frames and panels of any shape is possible. If you can draw it in 2D, it can exist as a full valid 3D object.

Now, let's draw the other pieces, then we'll move everything into place together. But first. we'll need to do some corrections to the base 2D drawing, because some lines are clearly missing, where the windows meet the stairs. We can fix that by offsetting the stairs line by 2.5cm with the Draft Offset tool (with ALT pressed of course, to copy our lines instead of moving them). Now we can draw our layout, with wires, then convert them to a sketch, then making a window of it.

After doing that a couple of times (I made it in 4 separate pieces, but it's up to you to decide), we have our facade complete:



Now, as before, it's just a matter of rotating the pieces, and moving them to their correct position:



Last missing piece, there is a segment of wall that didn't appear on the plan view, that we need to add. We have several options for that, I chose to draw a line on the ground plane, then move it up to the correct height, then create a wall from it. Then, we also need to fish up our roof subtraction volume (it must have stayed in the last column), then subtract it. Now this side of the building is ready:



Ready? Not quite. Look at the image above, we did our doors with a 5cm frame, remember (it was the default from the preset). But the other windows have 2.5cm frames. This needs to be fixed.

Editing windows
We already saw how to build and update window components, via the window's edit mode, but we can also edit the underlying sketch. Preset windows are not different than custom windows, the Arch Window tool only created the underlying sketch fo you. Select our door object (the original, not the copy, remember, we made a clone), and expand it in the tree view. There is our sketch. Double-click it to enter edit mode.

the Sketcher Workbench is an extremely powerful tool. It doesn't have some of the Draft conveniences, such as snapping or working planes, but it has many other advantages. In FreeCAD you will frequently use one or another depending on the need. The most important feature of the sketcher is constraints. Constraints allow you to automatically fix the position of some elements relative to others. For example, you can force a segment to always be vertical, or to always be at a certain distance to another.

When we edit our door sketch, we can see that it is made on a fully constrained sketch:



Now all we need to do is edit the 5cm distances between the outer line and the inner line, by double-clicking them, and changing their value to 2.5cm (Remember, the units are still not fully functional at the time I'm writing this). After clicking the "OK" button, our door (and its clone) have been updated.

Working without 2D support
Until now our work has been relatively easy, because we had the underlying 2D drawings to base our work upon. But now, we must do the opposite facade and the glass atrium, and things are getting more complicated: The opposite facade drawing has a lot of wrong things, doesn't represent the atrium at all, and we have simply no drawing for the inner walls of the atrium. So we will need to invent a couple of things ourselves. Be sure to have a look at reference pictures to figure out how things are made. Or do it as you wish!

One thing we can already do: duplicate the complicated stairs window with the Draft Move tool, because it is equal on both sides:



Note that here, I preferred to duplicate with the Draft Move tool instead of using a clone, because the clone currently doesn't support different colors inside objects. The difference is that the clone is a copy of the final shape of the original object, while if you copy an object, you create a new object and give it all the same properties as the original one (therefore, also its base sketch and its window components definition, which are both stored as properties).

Now we must attack the parts that are not drawn anywhere. Let's start with the glass wall between the sitting room and the atrium. It'll be easier to draw it on the elevation view, because we'll get the correct height of the roof. Once you are in plan view, you can rotate the view from the menu View -> Standard Views -> Rotate left or right, until you get a comfortable view to work, like this:



Note how on the image above, I made a line from the model to the left section, to get the exact width of the window. Then, I reproduced that width on the elevation view and divided it into 4 pieces. Then I built one main window piece, plus 4 additional windows for the sliding doors. The sketcher sometimes has difficulties with overlapping wires, that's why I preferred to keep them separated like this:



After the necessary rotations, everything clicks perfectly into place:



We still need some corner piece there. A little useful trick with the Draft SelectPlane tool, if you have a face selected when you press the button, the working plane matches this face (at least its position, and if the face is rectangular, it also tries to match its axes). This is useful to draw 2D objects directly on the model, such as here, we can draw a rectangle to be extruded directly at its correct position:



Then let's do the two remaining pieces. One is easy, it is a copy of what's on the other side, so we can simply use the 2D drawing:



The other one is a bit tricky, by looking at the pictures, we see that it has many vertical divisions, like the stairs windows. By chance (or very good design from Vilanova Artigas), the width of our window, of 4.50m, is exactly the same as the stairs window, so we can use the exact same division: 15 pieces of 30cm. Here I used the Draft Array tool to copy over the two lines 15 times,and drew rectangles on top of them:



Once this is done, we can create our window with the same method we already know. Another small useful trick, in case you haven't found it yourself already: When editing a window, if you change the name of a component, it actually creates a duplicate of it. So to create the 15 inner glass panels, instead of clicking 15 times the "add" button and fill 15 times the data, you can just keep editing one, and change its name and wire, it will create a copy each time.

After the window is rotated and moved into place, the atrium is complete:



Edits and fixes
Now when we look at our back elevation, and compare it with the plan, we see that there are some differences that need to be fixed. Namely, the bedroom windows are smaller than I first thought, and we'll need to add some more walls. In order to do that properly, some floors need to be cut:



We have of course several ways to do that, making a subtraction volume would be an easy way, but it would add unnecessary complexity to the model. Better to edit the base wire of each floors. This is where the Draft Edit mode comes into action. By expanding these floors in the tree view, then making their base wire visible, we can then double-click them to enter edit mode. There, we can move their points, or add or remove points. With this,editing our floor plates becomes easy.



After some more sweat (the person who made those drawings obviously became pretty lazy when did this last elevation, much is drawn wrong), we finally have our complete house:



Note the chimney tube, which is made from a circle I used to make a hole in the chimney block, that I extruded, then converted into a tube with the Part Offset tool.

Output
Now, after all the hard work we passed through to build this model, comes the reward: What can we do with it? Basically, this is the big advantage of working with BIM, all our traditional architectural needs, such as 2d drawings (plans, sections, etc), renderings, and calculations (bills of quantities, etc) can all be extracted from the model. And, even better, regenerated every time the model changes. I'll show you here how to obtain these different documents.

Preparations
Before starting to export stuff, one consideration is interesting to do: As you saw, our model is becoming increasingly complex, with a lot of relationships between objects. This can make subsequent calculation operations, such as cutting through the model, heavy. One quick way to magically "simplify" drastically your model, is to remove all of this complexity, by exporting it to the STEP format. That format will preserve all your geometry, but will discard all the relationships and parametric constructions, keeping only the final shape. When reimporting that STEP file into FreeCAD, you will get a model that has no relationship, and a much smaller file size. Think of it as an "output" file, that you can regenerate anytime from your "master" file:



Exporting to IFC and other applications


One of the very fundamental things you need when working with BIM is to be able to import and export IFC files. This is still a work in progress in FreeCAD. IFC format is already supported, and importing IFC files into FreeCAD is already pretty reliable. Exporting is still experimental, though, and has currently many limitations. However, things are bettering and we should get proper IFC export very soon.

IFC export requires very little setup, once the necessary software libraries are installed. You only need to recreate the building structure, which is needed in all IFC files, by adding an Arch Building to your file, then an Arch Floor, then moving all the groups of objects that compose your model in it. Make sure you leave your construction geometry (all the 2D stuff we've been drawing) out of it to avoid making your IFC file unnecessarily heavy.

Another thing to set, is to check the "Role" property of structural elements. Since IFC has no "generic" structural element, like FreeCAD, we need to assign them roles (column, beam, etc...) so the exporter knows what element to create in the IFC file.

In this case, we need our whole architectural system, so the IFC exporter can know if an object must be exported as a wall or a column, so we are using our "master" model, not our "output" model.

Once this is done, simply select your building object, and choose the "Industry Foundation Classes" format. Exporting to non-BIM applications, such as Sketchup is also easy, you have several export formats at your disposal, such as Collada, STEP, IGES ou OBJ.

Rendering
FreeCAD also features a rendering module, the Raytracing Workbench. That workbench currently supports two render engines, PovRay and LuxRender. Since FreeCAD is not designed for image rendering, the features that the Raytracing workbench offer to you are somewhat limited. The best course of action when you want to do proper rendering, is to export your model to a mesh-based format such as OBJ or STL, and open it in an application more suited to rendering, such as blender. The image below has been rendered with blender's cycles engine:



But, for a quick rendering, the Raytracing workbench can already do a good job, with the advantage of being very easy to setup, thanks to its templates system. This is a rendering of our model fully made within FreeCAD, with the Luxrender engine, using the "indoor" template.



The Raytracing workbench still offers you very limited control over materials, but lighting and environments are defined in templates, so they can be fully customized.

2D drawings
Certainly the most important use of BIM is to produce 2D drawings automatically. This is done in FreeCAD with the Arch SectionPlane tool. This tool allows you to place a section plane object in the 3D view, that you can orient to produce plans, sections and elevations. Section planes must know what objects they must consider, so once you have created one, you must add objects to it with the Arch Add tool. You can add individual objects, or, more conveniently, a group, a floor or a whole building. This allows you to easily change the scope of a certain section plane later, by adding or removing objects to/from that group. Any change to these objects gets reflected in the views produced by the section plane.

The section plane automatically produces cut views of the objects it intersects. In other words, to produce views instead of sections, you just need to place the section plane outside of your objects.



The section planes can produce two different outputs: shape objects, that live in the same document as your 3D model, or drawing views, that are made to use on a drawing sheet produced by the Drawing workbench. Each of these behave differently, and has its own advantages.

Shape views

This output is produced by using the Draft Shape2DView tool with a section plane selected. You produce a 2D view of the model directly in the 3D space, like on the image above. The main advantage here is that you can work on them using the Draft tools (or any other standard tool of FreeCAD), so you can add texts, dimensions, symbols, etc:



On the image above, two Shape2D views have been produced for each section, one showing everything, the other showing only the cut lines. This allows us to give it a different line weight, and turn hatching on. Then, dimensions, texts and symbols have been added, and a couple of DXF blocks have been imported to represent the furniture. These views are then easy to export to DXF or DWG, and open in your favorite 2D CAD application, such as LibreCAD or DraftSight, where you can work further on them:



Note that some features are still not supported by the DXF/DWG exporter so the result in your 2D application might differ a bit. For example, in the image above, I had to redo the hatching, and correct the position of some dimension texts. If you place your objects in different groups in FreeCAD, these become layers in your 2D CAD application.

Drawing views

The other kind of output that can be produced from section planes is a Drawing view. These are produced by using the Draft Drawing tool with a section plane selected. This method has one big limitation compared to the previous one: you have limited possibilities to edit the results, and at the moment, things like dimensioning or hatching are still not natively supported.

On the other hand, the final output being easier to manipulate, and the graphical possibilities of the SVG format being huge, in the future, undoubtedly this will be the preferred method. At the moment, though, you'll get better results using the previous one.



On the image above, the geometry is the direct output of the section plane, but some other Draft objects have been added, such as dimensions and hatched polygons, and another view object with same scale and offset values has been produced from them with the Draft Drawing tool. In the future, such operations will be done directly on the Drawing page, leaving your model totally clean.

Quantities extraction
This is another very important task to be performed on BIM models. In FreeCAD, things look good right from the start, since the OpenCasCade kernel of FreeCAD already takes care of calculating lengths, areas and volumes for all the shapes it produces. Since all Arch objects are solids, you are always guaranteed to be able to obtain a volume from them.

Using spreadsheets

There is a brand-new workbench in FreeCAD, the Spreadsheet Workbench, that is the perfect tool for collecting such information about our model. It can count objects of a certain name or a certain type, or display a specific properties of those objects. The spreadsheet workbench features two objects: The spreadsheet object is a simple spreadsheet container, that you can edit, and place values inside the cells, but has no automation. The cell controller, on the other hand, is an object that you must insert in a spreadsheet, that controls a series of cells of its host spreadsheet, filling them according to what you specify. This, provided that you organized your model well, allows you to easily retrieve individual values:



Note that the spreadsheet workbench is still very new, and like everything very new, still contains many bugs and limitations. But for simple summaries like this, it already works well. The resulting spreadsheet can then be exported to a CSV file, which can be imported in any spreadsheet application.

The survey mode

Another way to survey your model and extract values, is to use the Arch Survey mode. In this mode, you can click on points, edges, faces or double-click to select whole objects, and you get altitude, length, area or volume values, shown on the model, printed on the FreeCAD output window, and copied to the clipboard, so you can easily pick and paste values in another opened application



Conclusion
I hope this gives you a good overview of the available tools, be sure to refer to the Arch Workbench and Draft Workbench documentation for more (there are more tools that I didn't mention here), and, more generally, to the rest of the FreeCAD documentation. Pay a visit to the forum too, many problems can usually be solved there in no time, and follow my blog for news about he Arch workbench development.

The file created during this tutorial can be found here