L’armatura di un pilastro prefabbricato con Sketchup

Come modellare l’armatura di un pilastro prefabbricato con Sketchup. Iniziamo a caratterizzare un metodo per disegnare le armature di strutture in cemento armato. Profile Builder 3 è fondamentale anche nel CA.

La gabbia di armatura in una vista dall'alto
La gabbia di armatura in una vista dall’alto

Come costruire l’armatura di un pilastro con Sketchup

Nel caso delle strutture prefabbricate, mi metto nella posizione di un progettista/disegnatore interno alla ditta produttrice dei manufatti. Com’è noto i prefabbricatori, per effetto della necessaria standardizzazione, hanno una serie di prodotti con geometrie ben definite. Le geometrie cambiano tra i vari produttori.

Una volta modellati tutti gli elementi del catalogo, “tirare su” un capannone con Sketchup, è piuttosto semplice. Gestire il modello tridimensionale di un edificio prefabbricato non appare cosa ardita. Idem per la parte fondazioni. Con Layout si possono generare le tavole, piante, prospetti e sezioni.

La questione interessante è capire come gestire tutto il processo di progettazione, fino a produrre le schede tecniche degli elementi strutturali: pilatri, travi, tegoloni, pannelli e con quali tempistiche.

Il punto è che in situazioni come nella prefabbricazione, dove si lavora per tipologia di oggetti relativamente semplici, la possibilità di riutilizzare il materiale già archiviato è molto alta oltre che altamente produttivo. Una volta che si riesce ad impostare la base di partenza, con file che danno alta qualità anche grafica, si riuscirà a modificare rapidamente quello che serve senza intaccare la produttività.

In questa prima parte ci occupiamo della modellazione vera e propria e sopratutto dell’impostazione di un metodo da cui partire. In seguito vedremo come mettere tutto su carta con Layout.

Da leggere: Come disegnare le barre d i armatura con Sketchup

Metodo e setup di Sketchup

Per disegnare le armature del pilastro – ma il concetto vale per le armature in generale – vediamo quali operazioni preliminari è necessario fare. Operare con un metodo ben studiato è fondamentale per avere la possibilità di estrarre il maggior numero di informazioni possibile. In perfetto stile BIM. Inizierei con un layout in millimetri.

L’oggetto “barra metallica è composto dall’asse unifilare e dal componente solido. Ognuno sul suo layer. Archi e cerchi dell’unifilare sono raggruppati e ben identificati. Il motivo per cui è opportuno tenerli separati, è dovuto alla flessibilità che si intende mantenere nela configurazione delle scene. All’interno di Layout possiamo avere esigenze diverse tra cui quella di identificare la barra solo con l’unifilare.

Attraverso il pannello struttura potrai tenere traccia di ogni componente e gruppo creato nel modello.

Se devi cambiare solo il diametro della barra, immagina che dal calcolo sia necessario diminuirlo, utilizzando Profile Builder 3, l’operazione è quasi immediata, altrimenti farai un passaggio in più, utilizzando i metodi visti nel tutorial dedicato.

Il primo layer da creare è un generico “_ASSI_PILASTRO” o “_ASSI_MODELLO”, a cui puoi assegnare il colore nero e lo stile linea tratto punto.

Per avere massima libertà, creerai anche un layer “_ASSE_ARMATURA” in cui metterai gli assi unifilari delle barre. Assegna lo stile tratto punto. Successivamente, ti conviene creare un layer per ogni diametro utilizzato – in genere saranno tre o quattro – assegnargli un colore a tuo piacimento ma da una scalatura ben precisa. Sfumature di rosso, di verde o blu. In questo modo, utilizzando lo stile che prevede la visualizzazione del colore da layer, capirai se i diametri che hai assegnato sono corretti.

Generalmente setto il colore, nella scala RGB, con il rosso a 255, il blu a 0 e il verde a seconda del diametro. Il più scuro per il diametro maggiore.

Devi creare anche un layer “CLS_PILASTRO” o semplicemente “CLS”. Ci metterai il pilastro che andrai a modellare. Quando non ti sarà utile, potrai spegnerlo. In alternativa, con il layer attivo, verificherai per esempio, se il copriferro è corretto. Per questo scopo sarà utile la visualizzazione detta a raggi x.

Hai salvare il file come template dedicato al cemento armato; per la precisione, al disegno dei pilastri in cemento armato, secondo l’obbiettivo prefissato. Quando ti serve, basta iniziare il lavoro con il template adatto. Avrai tutta la configurazione preparata a tua disposizione.

Ricordo che il plugin 2D Tools è essenziale per fare rapidamente le raggiature degli unifilari delle barre. Altrettanto importante è installare un plugin per velocizzare la specchiatura (Mirror) di oggetti. Per esempio Curic Mirror. Personalmente mi trovo bene con questo.

Un pilastro prefabbricato per la prova

Negli ultimi tre anni le strutture prefabbricate sono comparse direi frequentemente nella professione. Ho fatto la direzione lavori di qualche capannone nuovo per la grande distribuzione organizzata e quindi ho tenuto tra le mani molti elaborati esecutivi di produzione. Per l’esempio di oggi, ho scelto una di queste schede, in particolare quella di un pilastro 50×50.

Si tratta di un pilastro alto 3.38 metri, collegato alla fondazione con sistema tipo armatubo.

Vi riposto l’estratto dello schema da cui partire:

Le armature del pilastro da replicare con Sketchup
Figura 1 – Le armature del pilastro 50×50 da modellare in Sketchup.

L’approccio 3D al disegno delle armature, ci spinge naturalmente verso un livello di dettaglio superiore (LOD 400) e questo è positivo. Quando si disegna l’unifilare dell’armatura in 2D non si costruisce fisicamente la gabbia. Il fatto stesso di andarla a “montare” ci consente di verificarne le possibili interferenze.

In realtà, nella maggior parte delle situazioni, in cui c’è spazio, non si riscontrano problemi, un bravo carpentiere non avrà problemi. Ma nei casi in cui le armature sono fitte e gli spazi nelle casseforme non sono ampi, sbagliare la sagoma di una staffa può essere pericoloso. Si rischia di non rispettare il copriferro o di non montare la gabbia.

Questo controllo richiede un po’ di tempo -pochissimo in realtà- ma la verifica va fatta “a mano” e questo è un aspetto negativo perchè non è automatica. Ad ogni modo tutto va a vantaggio della buona riuscita del nostro lavoro.

Modellare il pilastro con spingi/tira

Inizia con la creazione dell’asse del pilastro. Prendi il comando linea e fai l’asse dal centro del sistema di riferimento, verso l’alto, lunga 4500 mm. Assegnala al layer “_ASSI_MODELLO” o come lo hai chiamato.

Se ti stai approcciando a Sketchup per la prima volta, ti conviene seguire qualche tutorial base o partire da quelli che ho già scritto. Prendi un po’ di confidenza con i comandi base. Per esempio, questo su come disegnare i fili fissi con Sketchup e su come modellare una piastra di base.

Modellare la parte il calcestruzzo è semplice. Vediamo insieme la procedura:

  • prendi il comando rettangolo;
  • premi CTRL per selezionare il centro come punto iniziale;
  • clicca la base dell’asse del pilastro che hai già disegnato;
  • digita 500;500 per dare le dimensioni del rettangolo – lo vedi scritto in basso a destra nella casella di testo misura;
  • premi invio.

Ora il pilastro con Spingi/Tira:

  • prendi il comando;
  • clicca sul quadrato;
  • spostati verso l’alto di 3880 mm.
Figura 2 - Il volume di calcestruzzo
Figura 2 – Il volume di calcestruzzo

Ora crea il componente; clicca te volte in rapida successione su una faccia del pilastro per selezionare tutti gli elementi collegati a quella faccia. Dovresti vedere il solido tutto selezionato. Tasto desto > crea componente. Specifica il nome P50x50 nel campo definizione. Completa anche il campo istanza scrivendo “Pilastro 50×50”. Metti il componente appena creato sul layer CLS.

La modellazione delle barre di armatura

Per ciò che è stato detto durante la preparazione, disegna l’asse della barra con una linea lunga 4570 mm, questa è infatti la lunghezza della barra riportata nel disegno – Figura 1. Assegna la linea al layer corretto. A questo punto, l’uso di Profile Builder 3 (d’ora in poi PB3) è da preferire per le varie considerazioni sulla parametrizzazione fatte nel post illustrativo del plugin. Se non l’hai ancora fatto, ti converrà archiviare in PB3 le sezioni delle barre da 6 fino a 30 mm.

Supponendo che tu lo abbia già fatto, ti basta selezionare l’asse della barra, aprire la finestra di dialogo di PB3, selezionare la sezione corrispondente alla barra da 24 mm e cliccare sul pulasante “Build along Path“. Fatto. Fin qui nulla di nuovo, lo hai già usato per la carpenteria metallica.

Metti la barra appena creato sul B450C-24. Scrivi l’etichetta digitando S01 – Ø24 – il simbolo del diametro puoi farlo premendo Alt + 0216. S01 sta ad indicare la sagoma numero 1. Indicherai le diverse sagome con la lettera S (o come sei abituato a fare) e una numerazione progressiva. Diversa è l’indicazione della posizione della barra, se necessaria. Una stessa sagoma può avere posizioni differenti.

Ora puoi posizionare la barra S01 internamente al pilastro. Per farlo agevolmente devi attivare la modalità dello stile raggi x. Potrai vedere gli oggetti come se fossero di vetro. Se non conosci questo stile cerca il pulsante uguale al primo, come quello in figura 3.

Figura 3 - La barra degli strumenti Stili
Figura 3 – La barra degli strumenti Stili

Per spostare facilmente le armature puoi riferirti al punto che identifica il centro del cerchio, inizio dell’asse unifilare. Occupati ora delle otto barre a U rovescia che sono in testa al pilastro. Puoi disegnare l’unifilare con le misure indicate nello schema di figura 1. Ricordati di assegnare l’unifilare al layer degli assi. Crea la barra con lo stesso iter visto prima ma per un diametro 12.

Otterrai la sagoma S02. Ricordati di selezionare anche l’asse della barra quando crei il componente S02. Definisci anche il layer B450-12 per metterci su il componente appena creato.

Per facilitare la selezione, crea un gruppo per accorpare le linee e gli archi di cerchio dell’unifilare. In alternativa, se vuoi unire la linea creata, puoi usare il plugin TIG Weld. Nell’esempio, io le ho semplicemente raggruppate. Nel caso sia necessario, sarà più semplice modifica la linea d’asse.

Metti in posizione la sagoma S02. Usa il comando muovi e prendi come riferimento l’asse del pilastro o uno dei suoi spigoli. Definisci quindi le due staffe S03 e S04 con la geometria riportata in figura 1. La figura 4 mostra la struttura con cui hai definito le barre.

Figura 4 – Struttura e nomenclatura delle armature base

Ricapitolando, ogni oggetto barra è genericamente caratterizzata da:

  • un gruppo che contiene l’asse unifilare – da nominare unifilare SXX, X il numero identificativo della sagoma – da sistemare sul layer “_ASSI_ARMATURE”;
  • un componente chiamato SXX, il cui campo descrizione contiene la stringa SXX – ØD, D è il diametro – da sistemare sul ayer “B450-DD”. All’interno di questo componente deve esserci anche una copia del gruppo definito sopra;

  Per raggiungere lo scopo, ovvero disegnare tecnicamente e quotare le sagome delle barre, è necessario materializzare anche l’asse. Potremo quotare riferendoci a lui. Nel momento in cui, dal pannello componenti, trascino nel disegno una barra, per sistemarla in un’area destinata alla visualizzazione delle sagome, anche l’asse viene trascinato dentro. Questo perché hai definito il componente nel modo che hai visto. Se l’asse fosse tenuto separato, dovresti riposizionarlo tutte le volte copiandolo nella giusta posizione. La scelta è dettata dalla possibilità di ottimizzare il lavoro. Ragioniamo per Oggetti.

A questo punto le sagome sono tutte definite. Puoi duplicarle e sistemarle nelle giuste posizioni, segui lo schema di figura 1. Per avere risultati ottimali, seleziona le viste più adatte, dall’alto e di lato. Può essere necessario selezionare la vista parallela anziché quella prospettica – vedi menù telecamera.

Per chi è all’inizio e vuole approfondire l’uso dei comandi sposta e ruota, coglierò l’occasione proprio su questo esempio di pubblicare a breve dei mini tutorial per la sezione Fast and Sketchup. Per il momento do per scontato che si sappiano utilizzare.

Finita la modellazione, il risultato dovrebbe essere questo – figura 5 – ho aggiunto le etichette per comodità di rappresentazione.

Figura 5 - la gabbia completa
Figura 5 – la gabbia completa

Osservazioni – per ora – conclusive

Riepilogando: le ipotesi che stanno alla base della procedura descritta sono piuttosto semplici. In sostanza :

  • ci muoviamo nell’ambito della prefabbricazione, strutture in CA;
  • abbiamo a che fare con elementi semplici con geometria ben definita e molto ricorrente;

L’obbiettivo è quello di:

  • produrre un elaborato tecnico in formato A4 o A3 con lo schema delle armature
  • disegnare con un livello di dettaglio LOD 400;
  • aumentare la qualità degli elaborati grafici con l’inserimento di viste prospettiche;
  • ottenere un metodo che consenta un alto grado di ottimizzazione;

In relazione a quest’ultimo punto, è ovvio che l’intenzione è quella di creare una sorta di documento Master. Possiamo organizzare sia un template per Sketchup che un template per Layout. In un progetto, generalmente avremmo a che fare con una serie di pilastri e la relativa armatura. Non saranno molti. Il file di Layout dedicato ai pilastri produrrà tutti gli elaborati in PDF, A1, A3 o A4 necessari a comporre il fascicolo finale. Su Layout provvederemo a creare la nota sui materiali, le note sulle tolleranze e sul montaggio e tutto quello che serve. Converrà farlo al meglio visto che il documento sarà riutilizzabile per tutti i pilastri che andremo a disegnare successivamente.

Per approfondire

Cosa significa LOD? Level of developements – Leggi il post su bimforum.org

Pilastro prefabbricato: tu cosa usi per disegnare l’armatura?

Usi AutoCAD, DraftSight o un software CAD 2D per disegnare le armature? Il metodo che ti ho descritto ti incuriosisce? Scrivilo nei commenti.
Si lo so, vuoi vedere il resto giusto? Dovrai aspettare le prossime pubblicazioni sull’argomento. Lascia il tuo contributo nei commenti; per me è fondamentale per capire cosa approfondire.

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Massimiliano Pratelli

Massimiliano Pratelli

Ciao! Sono Massimiliano Pratelli e sono un ingegnere civile specializzato in strutture, da sempre libero professionista. Mi piace scrivere e condividere conoscenza su software e metodologie di lavoro.

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