• أهمية أوتوكاد في الهندسة المعمارية - خطوات مشروع مسجد باستخدام أوتوكاد

    عمار الشكري
    رئيس قسم الهندسة المدنية
    المركز العالي للمهن الهندسية الشاملة - يفرن ـ ليبيا

    يوضح هذا البحث كيفية رسم معاينات منظورية، في الحيز ثلاثي الأبعاد، لمسجد بسيط باستخدام برنامج أوتوكاد. يبين هذا البحث باختصار أدوات برنامج أوتوكاد التي تحتاجها أكثر من غيرها للحصول على بناء متكامل للمسجد. بالاعتماد على مخططات بسيطة توضح المسقط العلوي والواجهة الأمامية للمسجد، تم رسم مسجد في الحيز ثلاثي الأبعاد. ولزيادة جمالية الرسم، تم إضافة المواد المختلفة للكائنات الرسومية المكونة للمسجد إضافة الى الإنارة والأشجار والتي من شأنها أيضاً زيادة واقعية وجمالية الرسم.

    مقدمة:

    لا يخفى على أحد ما توفره برامج التصميم بالحاسوب (CAD) من دقة عالية في إنجاز الرسوم واختصاراً للجهد والوقت المبذولين في الرسم اليدوي. يعتبر برنامج أوتوكاد أحد أهم برامج التصميم بالحاسوب وأكثرها تطوراً. حيث يتيح لك هذا البرنامج الحصول على رسم واقعي نوعاً ما بما يوفره من أدوات لمحاكاة مظهر المواد الإنشائية والإنارة الطبيعية والصناعية والأشجار والنباتات.

    يهدف هذا البحث إلى توضيح كيفية رسم مسجد باستخدام برنامج أوتوكاد، ابتداءاً من المخططات المعمارية ثنائية الأبعاد، وانتهاءً بالمنظور الخاص للمسجد في الحيز ثلاثي الأبعاد. إن ما تزخر به العمارة الإسلامية من فنون إبداعية، كالقباب والمآذن والمنابر والمحاريب وغيرها، لا تجسدها وتماثلها إلا الإمكانيات العالية التي وصلت إليها برامج التصميم بالحاسوب وخاصة برنامج أوتوكاد.

    تهيئة بيئة العمل:

    قبل البدء بعملية الرسم في أوتوكاد يجب تهيئة المخططات الورقية، ولو بشكل تخطيطي بسيط، والتي توضح المسقط العلوي للمسجد وواجهته الأمامية مع توضيح كل العناصر المتعلقة الأخرى، والتي لابد من معرفتها قبل الرسم كالمناسيب والأبواب والشبابيك وتفاصيل القبة والمئذنة

    يوضح الشكل 1 المسقط العلوي للمسجد، ويتضح من هذا الشكل أن البناء عبارة عن هيكل خرساني مكون من أعمدة مربعة الشكل خارجية، وكذلك أعمدة داخلية دائرية الشكل، أربعة منها تحمل القبة. وأعمدة خارجية مربعة للشرفة (الفيراندة)، مع جدران من الطابوق ثخانة 0.25 م، و يبين الشكل 2 مخطط توضيحي بسيط لمناسيب المبنى.

    الشكل (1)

    الشكل (2)

    إعداد الطبقات:

    إن استخدام الطبقات في مثل هذه المشاريع هو أمر ضروري لابد منه، وذلك نظراً لحجم العمل الكبير، وتنوع العناصر من جدران وأعمدة وأقواس وسقوف وغيرها. إن إبقاء كائنات الرسم ضمن طبقة واحدة سيعرقل العمل إلى حد كبير، بحيث نجد صعوبة في الوصول إلى أجزاء الرسم المختلفة، بسبب كثافتها وتشابكها. يبين الجدول 1 أسماء الطبقات التي تم إنشائها في هذا المشروع والكائنات المرسومة عليها. ومن الأفضل استخدام أسماء طبقات تدل على الكائنات المرسومة على هذه الطبقات لسهولة تمييزها.


    اسم الطبقة الكائن
    Arc أقواس الشرفة
    Beames كمرات السقف
    Col-ext أعمدة الشرفة
    Col أعمدة المسجد
    Dome قبة المسجد
    Dome2 قبة المئذنة
    Frame إطارات الأبواب والشبابيك
    Glass زجاج شفاف عادي
    Glass-m طوب زجاجي للمئذنة
    Helal هلال القبة والمئذنة
    Madna هيكل المئذنة
    Pc الديكور أعلى الستارة
    Ring1 الهيكل المضلع أسفل قبة المسجد
    Ring2 حلقة قبة المسجد
    Roof1 سقف المسجد
    Roof2 سقف الشرفة
    Sta ستارة المسجد والشرفة
    Sta-m استراحات المئذنة
    T1 كاشي الأرضية
    T2 كاشي السطح
    Walk ممشى المسجد والشرفة
    Wall حوائط المسجد
    الجدول (1)

    بدء عملية الرسم:

    المرحلة الأولى لعملية الرسم هي الأنتقال الى الحيز ثلاثي الأبعاد، ضمن إحدى المعاينات المتحاجمة، ثم رسم الجدران والأعمدة ودرجات سلم المدخل كمساحات مغلقة بالأعتماد على الشكل 1 وكما موضح في الشكل 3.

    الشكل (3)

    بثق (Extrusion) المساحات:

    بعد تحويل المسقط العلوي للمسجد لمساحات تأتي المرحلة التالية وهي عملية بثقها لتحويلها الى كائنات مجسمة ثلاثية الأبعاد وكما موضح في الشكل 4.

    الشكل (4)

    إضافة الأقواس الخارجية:

    يبين الشكل 5 الأقواس الخارجية للمسجد والتي لها ارتفاع مساوي للأعمدة.

    الشكل (5)

    عمل فتحات الأبواب والشبابيك:

    في هذه الفقرة سنقوم برسم إطارات مجسمة، لها نفس أبعاد الأبواب والشبابيك وبنفس عددها (راجع الجدول 2). أما ثخانة هذه الإطارات فتساوي أو أكبر من ثخانة الجدران 0.25 م، لأننا سنقوم بطرح هذه الإطارات من الجدران لتترك محلها فتحات الأبواب والشبابيك، ويجب أن نضعها بدقة من حيث موقعها في الجدران أو ارتفاعها من مستوى البلاط (الكاشي).

    إضافة الجوائز (الكمرات Beams):

    في هذه الفقرة سنقوم برسم مستطيلات صغيرة عند أعلى الأعمدة وتمثل الجوائز ولكن بدون ثخانة السقف الخرساني (بلاطة السقف)، وبعد ذلك نقوم ببثقها في الاتجاهات المختلفة، وبمسافة طول وعرض المسجد فنحصل على الجوائز كما في الشكل 6.

    الشكل (6)

    إضافة السقوف والستارة:

    الخطوة القادمة هي إضافة سقف قاعة الصلاة بالمسجد وسقف الشرفة. حيث نقوم برسم مجمع خطوط ثنائي منغلق يغطي مساحة السقف، ثم نقوم ببثقه مسافة 0.2 م للأعلى مع طرح الشكل المضلع لفتحة القبة نكرر نفس الخطوة السابقة لسقف الشرفة ونقوم أيضاً باضافة ديكور أعلى السترة لزيادة جمالية الرسم الذي سيبدو كما في الشكل 7.

    الشكل (7)

    رسم القبة:

    تتكون القبة من جزئين أساسيين وهما الهيكل المضلع الذي يحمل القبة، وبه نوافذ الإضاءة أما الجزء الثاني فيشمل القبة نفسها. لرسم هيكل القبة قمنا برسم شكل ثماني وبثقه بارتفاع 1.00 م إلى الأعلى وقمنا بعمل نوافذ الإضاءة باستخدام الأمر 3 D Array وعددها ستة عشرة نافذة. أما القبة فأننا قمنا باستخدام الأمر sphere (كرة) برسم كرتين، الكرة الداخلية نصف قطرها 2.70 م والكرة الخارجية نصف قطرها 2.80 م، وبعد وضع الكرتين في مركز واحد قمنا بطرح الكرة الداخلية من الكرة الخارجية، فحصلنا على كرة واحدة مجوفة ثخانتها 0.10 م وبعد قطع الكرة إلى نصفين باستخدام الأمر Slice نأخذ النصف العلوي من الكرة وهو الذي يمثل القبة، فنقوم بوضعه على إطار دائري يتكون من دائرتين متحدتين بالمركز نصف قطر الدائرة الداخلية 2.70 م ونصف قطر الدائرة الخارجية 3.00 م، وبعد تحويلهما إلى مساحتين بالأمر Region نقوم بطرح الدائرة الداخلية من الدائرة الخارجية فنحصل على الإطار الدائري بعرض 0.30 م وبعد بثقه إلى الأعلى مسافة 0.10 م نضع نصف الكرة الذي يمثل القبة فوقه. الشكل 8 يبين القبة بعد وضعها فوق الهيكل المضلع. أما الشكل 9 فيمثل المسجد بعد إضافة القبة كاملة ووضعها بالمكان المخصص لها بسطح المسجد.

    الشكل ( 8 )

    الشكل (9)

    إضافة الأبواب والشبابيك:

    يبين الجدول 2 نماذج للأبواب والشبابيك المستخدمة في المسجد:


    النموذج الوصف العدد العرض (م) ارتفاع (م)
    D1 باب مسجد 3 2.00 3.10
    D2 باب مئذنة 4 0.70 1.60
    W1 شباك مسجد 10 1.50 2.25
    W2 شباك قبة 16 0.80 0.80
    W3 شباك مئذنة 12 0.50 2.50

    الجدول (2)

    في هذه المرحلة سنقوم بإضافة الأبواب والشبابيك إلى الرسم حسب الجدول 2، تم رسم الأبواب والشبابيك على شكل إطارات ثلاثية الأبعاد مساوية للأبعاد الموضحة بالجدول، وتم تثبيتها في فتحات الأبواب والشبابيك عند منتصف ثخانة الجدار. يبين الشكل 10 معاينة للمسجد بعد إضافة الأبواب والشبابيك وإطفاء بعض الطبقات.

    الشكل (10)

    رسم هلال القبة والمئذنة:

    تم رسم الهلال بشكل مخروط بارتفاع 0.45 م فوقه مباشرةً كرة قطرها 0.30 م مثبت فوقها أسطوانة بارتفاع 0.15 م وفوقها كرة صغيرة قطرها 0.20 م مركب عليها اسطوانـة بارتفاع 0.15 م. ويوجد بالأعلى الشكـل الهلالي الذي يتكـون من كرتين قطـــر الكبيرة 0.25 م والصغيرة قطرها 0.175 م حيث قمنا بطرح الكرة الصغيرة من الكبيرة ثم البثق مسافة 0.05 م فحصلنا على شكل الهلال. يبين الشكل 11 الهلال كاملاً. يتم نقل الهلال بعد رسمه إلي قبة المسجد وكذلك سنقوم بنسخه الى أعلى قبة المئذنة بعد رسمها.

    الشكل (11)

    رسم المئذنة:

    في هذه المرحلة سنقوم بإضافة المئذنة للمسجد، وهي تتكون من جدران خرسانية تم رسمها كمساحات مغلقة وتم بثقها على مرحلتين، المرحلة الأولى وتمثل الجزء السفلي من المئذنة وهو بمثابة القاعدة لها، ويكون أعرض من الجزء العلوي حسب المسقط العلوي الموضح بالشكل 1. أما الجزء الثاني فهو الجزء العلوي ويكوّن باقي جسم المئذنة. وهو أصغر من الجزء السفلي وقد تم رسمه كمساحات وبثقه حسب المناسيب الموضحة بالشكل 2. قمنا بإضافة استراحات المئذنة وهي عبارة عن مجسمات مضلعة وتم بثق الأرضية للأعلى مسافة 0.10 م، كما تم رسم وبثق الستارة فوقها مسافة 0.70 م وعمل فتحات بها بنفس الخطوات التي تمت لفتحات الهيكل المضلع أسفل قبة المسجد. الخطوة التالية هي رسم القبة أعلى المئذنـة، حيث قمنا برسم كرتــين الخارجية بقطر2.20 م، والداخلية بقطر2.00 م، وبعد وضعهما بنفس المركز قمنا بطرح الكرة الداخلية من الكرة الخارجية فحصلنا على كرة واحدة بثخانة 0.20 م، وبعد قطعها إلى نصفين أخذنا النصف العلوي وهو القبة وقمنا بوضعها أعلى المئذنة، بعد نسخ الهلال ووضعه أعلاها. يوضح الشكل 12 الشكل النهائي للمئذنة والذي سنقوم بإضافته لاحقاً إلى بناية المسجد.

    الشكل (12)

    الشكلان 13 و14 يوضحان الشكل النهائي للمسجد بعد إضافة المئذنة ضمن معاينتين مختلفتين.

    الشكل (13)

    الشكل (14)

    إضافة المواد:

    لا تظهر جمالية الرسم ثلاثي الأبعاد إلا بعد إضافة المواد للكائنات الرسومية وتصييرها (rendering). باستخدام مكتبة المواد التي يوفرها أوتوكاد، تم إختيار المواد المناسبة كالزجاج والخشب وكاشي الأرضيات والحديد وغيرها والتي تلائم عناصر الرسم المختلفة للمسجد. يوضح الشكل 15 المواد التي تم سحبها من مكتبة المواد والتي تم إرفاقها بكائنات الرسم المختلفة للمسجد من خلال طبقاتها.

    الشكل (15)

    إضافة الإضاءة:

    قبل أن نرى تأثير إضافة المواد على الرسم لابد من إضافة الإضاءة حيث أن الاعتماد على الإضاءة الافتراضية قد لا يعطي للرسم الجمالية والوضوح المطلوبين. لذلك قمنا بإضافة أضواء نقطية في الجهات الأربعة الخارجية، وبمسافات مناسبة حيث أن مواقع هذه الأضواء تجريبية، تخضع للتجارب المتوالية حتى نحصل على أنسب إضاءة وأفضل مكان. وكذلك قمنا بوضع أضواء داخلية نقطية داخل المسجد. يمكن استخدام أنواع الإضاءة المختلفة بمواقع أخرى، وكذلك يمكن استخدام أعداد وأنواع غير محددة من الإضاءة لتحسين مظهر المعاينات قدر الإمكان والحصول على معاينات أقرب ما تكون للواقع.

    تصيير (Rendering) المعاينات:

    تعتبر هذه المرحلة من أهم المراحل لأنها تظهر جمالية العمل، وعملية إضافة المواد والإضاءة هي عملية تمهيدية لمرحلة التصيير. الأمر Render مع خيارته المتعددة يقوم بتحويل الرسم من خطوط هيكلية متشابكة إلى صورة فيها نوع من الواقعية. بعد إكمال رسم كل العناصر يمكننا الآن القيام بعملية التصيير لمعرفة نتائج ما قمنا به. قد تتطلب تعديلات المواد واختيار مواقع الأضواء من أجل الحصول على المنظر المقبول الكثير من الوقت. ولكن ذلك مهم في الحصول على أفضل النتائج. إن عملية التصيير نفسها تحتاج إلى الوقت وحسب نوع ودقة التصيير الذي يتم القيام به. يوضح الشكلان 16 و17 معاينتين مختلفتين مصيرتين للمسجد.

    الشكل (16)

    الشكل (17)

    أما الشكل 18 فيوضح الواجهة الأمامية للمسجد بعد تصييرها.

    الشكل ( 18 )

    المعاينات المنظورية:

    لقد كانت جميع الرسوم ثلاثية الأبعاد السابقة ضمن معاينات متحاجمة (Isometric Views)، أي تعتمد على مبدأ خطوط النظر المتوازية، فيظهر نفس الارتفاع للكائن ثلاثي الأبعاد بغض النظر عن بعده عن نقطة النظر. يوفر برنامج أوتوكاد أمكانية الحصول على نوع أخر من المعاينات وهي المعاينات المنظورية (Perspective Views) فيعطي بذلك نفس المعاينة الحقيقية التي تراها العين المجردة. الأمر 3D orbit يمكٌنك من الحصول على المعاينات المنظورية التي تريدها قريبة أو بعيدة، ويمكنك أيضا من تغيير زاوية النظر، علاوة على ذلك يمكنك أخذ معاينــات منظورية اقتصاصية (مقطوعة) من خلال عمل قطع في الكائنات ثلاثية الأبعاد. يوضح الشكلان 19 و20 معاينتين منظوريتين مختلفتين للمسجد.

    الشكل (19)

    الشكل (20)

    المناقشة والتوصيات:

    لقد تناول هذا البحث خطوات رسم مسجد في الحيز ثلاثي الأبعاد، باستخدام برنامج أوتوكاد. لقد بدأ العمل بالمسقط العلوي للمسجد وانتهى بالحصول على معاينات منظورية للمسجد في الحيز ثلاثي الأبعاد، وتم توضيح كيفية الاستفادة من أدوات البرنامج بشكل أمثل لغرض الوصول للهدف المطلوب.

    لقد تناولنا في البداية مخطط المسجد الذي قمنا باختياره لتنفيذ بحثنا هذا، وتم توضيح أبعاده والعناصر الإضافية فيه. ثم قمنا باعداد الطبقات المختلفة لأجزاء مبنى المسجد، وتم تحديد المساحات المختلفة وبثقها لتحويلها إلى كائنات مجسمة ثلاثية الأبعاد وذلك باستخدام أوامر العمليات المنطقية من الطرح (Subtract) والتوحيد (Union).

    وتمت إضافة الأقواس للمسجد وكذلك إضافة الأبواب والشبابيك بعد تهيئة الفتحات الخاصة بها واستكمال باقي هيكل المسجد، وتم بعد ذلك رسم القبة والمئذنة وإضافتها إلى المبنى. ثم تم إضافة المواد للكائنات المختلفة المكونة للمسجد، من خلال محرر المواد لإعطاء بعض الواقعية للعمل من خلال محاكاة المواد الإنشائية الحقيقية الموجودة في الحياة العملية وتم أيضاً إضافة الإضاءة قبل عملية التصيير. وتأتي بعد ذلك عملية التصيير وهي خطوة مهمة في العمل، لرؤية النتائج بغية الحصول على صورة مقبولة وواقعية نوعاً ما

    أما الخطوة الأخيرة لإبراز جمالية العمل وإظهاره بنفس المعاينة الحقيقية التي تراها العين المجردة تقريباً فهي استخدام المعاينات المنظورية التي يوفرها برنامج أوتوكاد والتي يمكن أن نحصل عليها باستخدام الأمر 3D Orbit ويتم فيها تحديد زاوية النظر للرسم لإظهار التفاصيل المطلوبة بشكل واضح ومقارب للحقيقة

    يعتبر هذا البحث خطوة من الخطوات الأولية لتوضيح كيفية الحصول على المعاينات ثلاثية الأبعاد للمباني المختلفة بالاستفادة من مخططاتها الثنائية الأبعاد من خلال أدوات برنامج أوتوكاد ولابد أن يتبعها خطوات لاحقة في هذا المجال لتحقيق أكبر فائدة ممكنة في توضيح كيفية إنجاز المشاريع الهندسية المختلفة باستخدام برنامج أوتوكاد

    وفي نهاية هذا البحث نقدم بعض التوصيات :

    1. مواصلة البحث وإنجاز رسوم ثلاثية الأبعاد ذات تفاصيل مختلفة أخرى.
    2. الاستفادة من الإمكانيات التي يوفرها برنامج أوتوكاد في إنجاز رسوم مشاريع إنشائية متكاملة.


    المراجع:

    1. الدليل الكامل Auto CAD 14، جورج أومورا، الدار العربية للعلوم، 1997.
    2. المرجع السريع AutoCAD 2000، جورج أومورا، روبرت كالوري، الدار العربية للعلوم، 1999.
    3. Engineering Drawing Tech, J. A. Alraiedk M.s. Ghandour, Dar-Al-Anies, Misuratak. 1997.
    4. Engineering Graphics with AutoCAD James.D.Bethune , Prentis hall ,1995.