Introduction au dessin 3d avec Google Sketchup 7 : conception d’une fenêtre Présenté à M. Jean-François Perreault Par Jean-François Perreault Dans le cadre du cours Activité d’intégration en sciences de la nature- mathématiques 201-EDK-03 Collège Lionel-Groulx Mai 2009 Exemple de rapport 2 Exemple de rapport Résumé Nous présentons l’utilisation du logiciel de dessin 3d Google Sketchup pour la conception de fenêtres ancestrales à double battants en bois. Mots-clés : Sketchup, dessin 3d , fenêtre, architecture, menuiserie Abstract We develop some basic concepts to design old french’s style windows with Google Sketchup software. Keywords : Sketchup, wood windows, 3d drawing. Remerciements Nous tenons à remercier les concepteurs de ce magnifique logiciel qui, de plus, est gratuit. 3 Exemple de rapport Table des matières Introduction …………………………………………………………………….. p. Les types de fenêtres ………………………………………………….……….. p. Les particularités des fenêtres ancestrales en bois …………………………….. p. Le logiciel Sketchup Survol du logiciel ………………………………………………………. p. Les commandes de bases ……………………………………..…………. p. Conception de la fenêtre Conception du châssis …………………………………………………… p. La création de relief …………………………………………….……….. p. Les textures ……………………………….…………….…………..….. p. Conception de la vitre …………………..…………………….….…….. p. Assemblage à tenons & mortaises ……………………….....………….. p. Montage final ………………………………………………..….…….. p. Conclusion …………………………………………………………………….. p. Annexe A : Autres projets A.1 Une commode ……………………………………………..….. p. A.2 « The garage » …………………………………………..…….. p. 4 Exemple de rapport Liste des figures Figure 1 : Les types de fenêtres ………………………………….……….. p. Figure 2 : Les fenêtres ancestrales …………………………………….….. p. Figure 3 : Présentation de l’interface …………………………………….. p. Figure 4: Détails des pièces pour la fenêtre …………………………….. p. Figure 5 : La vitre ………………………………………………………... p. Figure 6 : Le cadrage …………………………………………………….. p. Figure 7 : La fenêtre assemblée ………………………………………….. p. 5 Exemple de rapport Introduction Le logiciel de dessin 3d, Google Sketchup, est un logiciel relativement simple d’utilisation pour quelqu’un qui a de la facilité à s’imager du 3d. Il fonctionne selon un principe que nous dirons « déconstructif ». Prenons par exemple, une niche à chien standard : un prisme rectangulaire surmonté d’un prisme triangulaire droit. Au lieu de construire chacun des murs de la niche, on construit plutôt un bloc monolithique ayant la hauteur désirée pour la niche. Une fois ceci fait, on élimine les parties angulaires du toit pour former la niche voulue; ce qui appelé l’option « pousser/tirer ». Le logiciel offre toutes les fonctionnalités des logiciels de CAO 2d ou 3d. Nous pouvons coter les mesures, ajouter des guides, trouver des angles, faire des figures simples et très complexes, ajouter des textures, etc. Il est gratuit et téléchargeable sur Internet. Une banque d’image 3d est également mise à la disposition des utilisateurs. Nous pouvons exporter ses projets, comme sa maison, sur Google Earth. Dans ce projet, nous souhaitons présenter une introduction au logiciel appliquée à la conception d’une fenêtre ancestrale en bois; défi pour tout ébéniste amateur comme professionnel! 6 Exemple de rapport Les types de fenêtres La technologie présente dans la conception des fenêtres à grandement évoluée au cours des dernières décennies. Les procédés chimiques (fenêtres de PVC ou d’aluminium) et l’augmentation des coûts, due à sa rareté, du bois d’œuvre ont fait en sorte que les fenêtres de bois (les belles initialement présentent dans les maisons d’autrefois) sont maintenant réservées à une classe de propriétaires aisés ou à quelques irréductibles bricoleurs qui tiennent mordicus à respecter le cachet d’autrefois. Comme l’ouvrage porte sur la conception d’une fenêtre, il est bon de rappeler d’abord les différents types de fenêtres. 1Une fenêtre se compose d’un vitrage, d’un cadre et d’un châssis. Au Canada, le type le plus courant de vitrage est le vitrage isotherme, qui consiste en au moins deux carreaux de verre scellés et hermétiques avec un intercalaire entre chacun pour les séparer. Le vitrage est fixé dans le châssis, lequel est maintenu en place par le cadre. Il y a deux types de fenêtres : celles qui s’ouvrent et celles qui ne s’ouvrent pas, que l’on qualifie respectivement d’ouvrantes et de fixes. Les fenêtres fixes offrent habituellement un meilleur rendement énergétique parce qu’elles sont scellées des quatre côtés et ne comportent pas de pièces mobiles. Toutefois, il est souvent préférable d’avoir quelques fenêtres ouvrantes qui peuvent servir pour la ventilation ou comme issue de secours. Celles-ci peuvent être prescrites dans les codes du bâtiment. On retrouve différents types de fenêtres ouvrantes. Celles qui s’ouvrent vers l’intérieur et munies d’un système de verrouillage à la fermeture sont habituellement plus étanches que les fenêtres coulissantes. 1 http://oee.nrcan.gc.ca/residentiel/personnel/portes-fenetres/types.cfm?attr=4 C’est un exemple de ce qu’il NE FAUT PAS FAIRE; prendre intégralement des choses sur le Net. 7 Exemple de rapport Une fenêtre se compose d’un vitrage, d’un cadre et d’un châssis. Le vitrage est maintenu en place dans le châssis, lequel est placé dans le cadre. Les cadres et les châssis sont fabriqués à partir de divers matériaux et combinaisons de matériaux. Les fenêtres et les puits de lumière de bonne qualité peuvent être composés de divers matériaux, chacun ayant des caractéristiques différentes : • • • • • • L’aluminium est résistant et durable, exige peu d’entretien et ne se déforme pas. Toutefois, les cadres et les châssis en aluminium doivent être munis de bons coussins thermiques pour réduire la perte de chaleur par conduction. La fibre de verre offre un excellent rendement thermique, est durable et exige un minimum d’entretien. Les sections creuses des cadres et des châssis peuvent être remplies de mousse isolante pour réduire encore davantage la perte de chaleur. Le vinyle offre un bon rendement thermique et est facile d’entretien. On doit toutefois renforcer les fenêtres de grandes dimensions pour en améliorer la résistance, et certains matériaux de renforcement peuvent accroître les pertes thermiques par conduction. Les sections creuses des cadres de vinyle peuvent également être remplies de mousse isolante. Les cadres en bois massif ont une bonne valeur isolante et résistance structurale, mais ils doivent être protégés contre les intempéries, soit au moyen d’une peinture ou d’une teinture normale ou de revêtements et de finis appliqués en usine et faciles d’entretien. Les cadres et châssis de matériaux mixtes sont faits de deux matériaux ou plus, tirant ainsi le meilleur parti des avantages qu’offre chaque matériau. Les cadres et châssis en matériaux composites sont faits de matériaux qui ont été mélangés afin que les propriétés de deux matériaux ou plus se retrouvent dans un seul produit. 8 Exemple de rapport Les particularités des fenêtres ancestrales en bois Le type de fenêtre qui sera conceptualisé avec le logiciel est une fenêtre de type française à double battants, ce que les manufacturiers de fenêtres identifient aujourd’hui comme les « fenêtres ancestrales ». Des raisons d’étanchéité et d’efficacité énergétique entre dans la conception de ces fenêtres. Le principal point étant à la jonction des battants qui sont machinés à la française comme le montre la figure suivante : Autre considération majeure dans l’achat ou la fabrication d’une telle fenêtre est la quincaillerie. Pour respecter l’esprit d’époque, il est d’augure d’utiliser la crémone ou la targette comme mécanismes de fermeture. D’autres éléments de quincaillerie telles les pentures ou d’autres ferrures sont également à prendre en considération. Les coûts d’achat sont élevés. Par exemple, une reproduction du mécanisme principal d’une crémone française (sans la tige) se détaille environ 275 $ cad. 9 Exemple de rapport Le logiciel Sketchup Survol du loigiciel Le logiciel (version gratuite) peut être téléchargé en suivant le lien suivant : http://sketchup.google.com/intl/fr/index.html La version payante (Sketchup Pro) offre un peu plus de fonctionnalités que la version gratuite sans toutefois rien enlever à la précédente. En lançant le logiciel, l’écran suivant apparaît. Le logiciel peut aussi demander quel modèle de base nous voulons utiliser et l’unité de mesure à considérer. 10 Exemple de rapport Les principaux menus que nous utiliserons sont : Le menu standard comporte plusieurs outils (de gauche à droite) : • • • • • • • • • L'outil sélection : Permet de sélectionner tout ou partie du plan 3d L'outil ligne : Permet de réaliser des lignes en 3d L'outil rectangle : Permet de réaliser des rectangles en 3d L'outil cercle: Permet de réaliser des cercles L'outil arc: Permet de réaliser des arcs L'outil créer un groupe ou objet: Permet de réaliser de créer des composants ou objets L'outil effacer : Permet de réaliser d'effacer la sélection L'outil mesurer : Permet de mesurer et connaitre les dimensions L'outil Texture (pot de peinture): Permet de texturer les faces du plan 3d Le menu édition comme sont nom l'indique, vous permet de réaliser toutes les modifications que vous souhaitez. Les icones représentent toujours de gauche à droite: • • • • • • L'outil déplacer / copier : Permet de déplacer ou copier, la sélection dans les trois dimensions L'outil étirer / pousser : Permet de réaliser des extrusions ou creux dans le volume 3d L'outil rotation : Permet de réaliser des rotations en 3d L'outil suivez moi : Permet de réaliser des extrusions suivant une ligne ou un arc L'outil échelle : Permet de réaliser des mises à l'échelle (agrandir ou réduire) L'outil décalage: Permet de créer des décalages 11 Exemple de rapport Le menu construction,, ce menu dans Sketchup Sketchup vous permet d'informer, votre plan de maison 3d. • • • • • • L'outil mesurer: Permet de mesurer votre plan de maison L'outil cotation : Permet de co coter ter (visualiser les dimensions) votre plan de maison 3d L'outil rapporteur: Permet de déterminer les angles de votre plan de maison L'outil texte : Permet d' d'informer nformer votre plan de maison par applications de textes L'outil axes : Permet de placer ou déplacer les axes de construction de votre plan de maison L'outil texte 3d : Permet de placer des textes 3d Les commandes de bases Arêtes et faces : C'est tout ce qu'il y a à retenir Les modèles SketchUp ne sont constitués que de deux choses : des arêtes et des faces. Les arêtes sont des lignes droites et les faces sont des formes en 2D créées lorsque plusieurs arêtes forment une boucle plate. Les faces rectangulaires, par exemple, son sont constituées de quatre arêtes connectées à angles droits. Pour créer des modèles dans SketchUp, vous devez d'abord dessiner des arêtes et des faces au moyen de quelques outils élémentaires dont l'usage s'apprend en un rien de temps. C'est aussi simple que cela ! Pousser/Tirer : Passez rapidement de la 2D à la 3D L'outil Pousser/Tirer breveté de SketchUp permet de transformer par extrusion n'importe quelle surface plane en une forme tridimensionnelle. Il suffit de cliquer pour commencer l'extrusion, de déplacer éplacer votre souris, puis de cliquer à nouveau pour arrêter l'opération. Vous pouvez ainsi utiliser l'outil Pousser/Tirer pour transformer un rectangle en boîte ou dessiner le contour d'un escalier, puis le convertir en objet 3D. Vous devez créer une fenêtre ? Il suffit de pousser/tirer une ouverture à travers votre mur. SketchUp est connu pour sa facilité d'utilisation et l'outil Pousser/Tirer en est la raison. Mesures exactes : Travaillez de manière précise Si SketchUp convient parfaitement au tracé rapide rapide et libre en 3D, il s'agit toutefois bien plus que d'un crayon électronique sophistiqué. Comme vous travaillez sur ordinateur, tout ce que vous créez dans SketchUp possède des dimensions exactes. Avec un peu de 12 Exemple de rapport pratique, vous pourrez construire des modèles modèles avec autant de précision que vous le souhaitez. Vous pouvez, si vous le désirez, imprimer des vues à l'échelle de votre modèle et, si vous disposez de SketchUp Pro, exporter votre dessin dans d'autres programmes comme AutoCAD et 3ds MAX. Suivez-moi : Créez des formes tournées ou extrudées complexes L'outil Suivez-moi, moi, à la fois innovant et polyvalent, vous permet de créer des formes en 3D en extrudant des surfaces en 2D le long de trajectoires prédéterminées. Vous pouvez, de cette manière, créer un modèle de pipe en extrudant un cercle le long d'une trajectoire en L ou une bouteille en dessinant la moitié de son contour, puis en utilisant l'outil Suivez-moi moi pour la faire pivoter en cercle autour de son axe. Vous pouvez même utiliser l'outil Suivez-moi oi pour arrondir les bords d'objets tels que des rampes d'escalier, des meubles ou des dispositifs électroniques. Colorier : Appliquez des couleurs et des textures Utilisez l'outil Colorier de SketchUp pour appliquer des couleurs ou des textures à vos modèles. Groupes et composants : Créez des modèles intelligents En "collant ensemble" plusieurs éléments géométriques de votre modèle afin de constituer des groupes, vous pouvez créer des sous sous-objets objets plus faciles à déplacer, à copier et à masquer. Les composants mposants sont très similaires aux groupes, mais ils s'en distinguent par une caractéristique très pratique : les copies de composants demeurent associées, de telle sorte que toutes les modifications que vous apportez à un composant sont automatiquement appliquées liquées à tous les autres. Les fenêtres, les portes, les arbres, les chaises et des millions d'autres objets bénéficient de ce comportement. Ombres : Réalisez des études d'ombre pour rendre vos modèles plus réalistes Le puissant moteur d'ombre en temps réel de SketchUp vous permet de réaliser des études d'ombre précises sur vos modèles. Sections : Étudiez l'intérieur de vos modèles La fonction Sections interactive de SketchUp permet de découper temporairement certaines portions de votre modèle afin d'en d'en observer les composants internes. Utilisez cette fonction pour créer des vues orthographiques (plans du sol), pour exporter la géométrie dans des programmes de CAO à l'aide de SketchUp Pro ou simplement pour obtenir une meilleure vue de votre modèle lorsque lorsque vous travaillez dessus. Il est possible de déplacer, de faire pivoter et même d'animer des plans de section grâce à la fonction Scènes de SketchUp. 13 Exemple de rapport Scènes : Enregistrez des vues et créez des animations Nous avons imaginé la fonction Scènes pour vous vous permettre d'enregistrer aisément des vues précises de votre modèle afin de pouvoir les réutiliser plus tard. Vous devez créer une animation ? Créez simplement quelques scènes, puis cliquez sur un bouton. Pivoter et Visite : Explorez vos créations en vue subjective SketchUp met à votre disposition un ensemble d'outils de navigation simples qui vous permettront d'explorer vos modèles de l'intérieur en vue subjective. Cliquez à l'aide de l'outil Positionner la caméra pour vous placer n'importe où dans vot votre re modèle. Utilisez la fonction Pivoter pour tourner virtuellement la tête. Enfin, sélectionnez l'outil Visite pour explorer votre création à pied ; vous pouvez même monter et descendre des escaliers et des rampes comme dans les jeux vidéo. Cotations et étiquettes : Ajoutez des informations à vos modèles Vous pouvez utiliser les outils extrêmement intuitifs Cotations et Étiquettes pour ajouter des dimensions, des notes et d'autres détails intéressants à votre œuvre. L'instructeur : Apprenez rapidement La boîte de dialogue Instructeur, que vous pouvez activer à tout moment, fournit une aide contextuelle. Calques et Structure : Restez organisé Les choses peuvent rapidement devenir chaotiques lorsque vous construisez un grand modèle compliqué. SketchUp propose deux moyens utiles pour garder le contrôle de votre création : Google Earth : Observez vos modèles en contexte SketchUp et Google Earth font partie de la même famille de produits, ce qui signifie qu'ils sont capables d'échanger aisément des informations. Il vous faut un site d'implantation pour votre projet ? Un simple clic sur un bouton suffit pour importer directement ement de Google Earth dans SketchUp une photographie aérienne à l'échelle (même topographique). Vous voulez observer votre modèle SketchUp en contexte dans Google Earth ? Il suffit de cliquer sur un autre bouton. N'importe qui peut utiliser SketchUp pour construire onstruire des modèles qui pourront être admirés par tout le monde dans Google Earth. 14 Exemple de rapport Outils Bac à sable : Modifiez le relief Les outils Bac à sable de SketchUp vous permettent de créer, d'optimiser et de modifier le relief en 3D. Vous pouvez ainsi créer un paysage fluide à partir d'un ensemble de lignes de contours importées, ajouter des bermes et des vallées ou créer des surfaces d'immeuble et des voies d'accès. Banque d'images 3D : Trouvez tous les modèles dont vous avez besoin La Banque d'images 3D de Google est un immense espace de stockage en ligne destiné aux modèles 3D. Cet espace est doté d'une fonction de recherche qui vous permet de trouver tout ce dont vous avez besoin. Pourquoi créer un modèle alors que vous pouvez le télécharger gratuitement nt ? Importation de fichiers 3DS : Prenez de l'avance sur votre modélisation Il est possible d'importer des fichiers 3DS directement dans vos modèles SketchUp. Vous avez un meuble en format 3DS que vous souhaitez utiliser ? Importez-le Importez et continuez votre travail. Importation d'images : Peignez vos murs à l'aide de photos SketchUp vous permet d'importer des fichiers d'image JPG, TIFF, PNG ou PDF. Vous pouvez les utiliser tels quels (comme s'il s'agissait de posters) ou les coller sur des surfaces pour créerr des modèles photoréalistes d'immeubles, d'emballages et bien plus encore. Exportation de fichiers TIFF, JPEG et PNG Comme SketchUp vous permet d'exporter des images tramées atteignant jusqu'à 10 000 pixels carrés, la création d'images à envoyer par e-mail, e ail, à publier dans des documents ou à projeter sur un mur revient tout simplement à sélectionner quelques options, puis à cliquer sur le bouton Exporter. 15 Exemple de rapport Conception de la fenêtre Conception du châssis Le cadre de la fenêtre est menuisé à partir de planches de pin noueux de 2’’ d’épaisseur. L’épaisseur réelle étant d’environ 1 ¾’’. Les dimensions extérieures d’une fenêtre simple, une fois assemblée, seront de 19 ½’’ par 43’’. Dimensions auxquelles s’ajoutera un cadre de 1 ¾’’. Les montants horizontaux du châssis: Les détails de la pièce du bas sont donnés ci-après. La pièce du haut est identique exception faite de la hauteur qui est plutôt de 2 ¼’’ au lieu de 3 ¼’’. Les montants horizontaux comportent les tenons d’assemblage (partie mâle) des fenêtres. Les montants verticaux du châssis : Les détails de la pièce de gauche sont donnés ci-après. La pièce de droite est identique mais inversée. Les montants verticaux comportent les mortaises (partie femelle) des fenêtres. 16 Exemple de rapport En pièces séparées, le châssis de la fenêtre est présenté ci-dessous. La création d’un relief Les vitres des fenêtres reposent sur des moulures, travaillées à même les montants et non ajoutées par la suite. Pour faire ce type de mouluration, nous dessinons le motif et nous utilisons le bouton « pousser/tirer » ou « suivez-moi » (moins évident à utiliser). Les textures Outre les différentes textures offertes en téléchargeant le logiciel, nous pouvons en extraire d’autres sur Internet. Celle utilisée qui donne l’apparence d’un bois noueux a été pris sur Internet. On pourrait également prendre une photo de l’aspect d’un bois particulier et l’utiliser comme texture. 17 Exemple de rapport Conception de la vitre Chacune des vitres constituant la fenêtre est une vitre simple de 3 mm d’épaisseur. Nous pouvons commander ce type de vitres chez tout vitrier. Il faut s’attendre à débourser un peu moins de 20 $ cad. par vitre. La vitre est retenue au cadre au moyen de pointe de vitrier (en vente chez HomeDepot) et de mastic à modeler, plus souvent disponible dans les petites quincailleries. Assemblage à tenons & mortaises L’assemblage à tenon-mortaise pleine largeur assure une solidité optimale pour ce type de fenêtre. De la colle à menuiserie peut également être ajoutée lors de la fabrication. Toujours dans l’esprit de conservation et du respect des méthodes de fabrication ancestrales, le tout est maintenu en place au moyen de deux chevilles de bois (comme une vis) manuellement fabriquée. 18 Exemple de rapport Montage final Pour procéder au montage final, le cadre qui supporte les fenêtres doit être conçu. Voici le détail des différentes pièces entrant dans sa réalisation. Nous utilisons toujours l’assemblage à tenons et mortaises. Au final, l’ensemble est constitué de quatre châssis de fenêtres, offrant ainsi un double vitrage agissant comme isolant. La ceinture de la fenêtre est composée de bois de pin d’épaisseur ¾’’ et de largeur 6’’. 19 Exemple de rapport Conclusion Bon ça ne montre pas comment utiliser Sketchup mais ça donne une idée de la forme que peut prendre le rapport! 20 Exemple de rapport Médiagraphie Références bibliographiques : placées en ordre alphabétique des auteurs. Riollot, C., Menuiserie du bâtiment: technologie professionnelle pratique, 4e édition, Paris, Dunod, , 1964, p.120 à 146. Commentaires : La référence PEUT se faire comme suit : • • • • • • • Le nom de famille de l’auteur et la 1ère lettre de son prénom. S’il y a plusieurs auteurs, on les sépare par une virgule et un « et ». Le titre de l’ouvrage en italique. L’édition utilisée s’il y en a plusieurs. La ville de publication. L’éditeur. L’année de publication Les pages consultées (on peut mettre ou non le nombre total de pages de l’ouvrage si celui-ci est cité en entier). Références d’articles : Si un article de journal scientifique a été utilisé sans qu’on connaisse l’éditeur ou le journal de publication, on cite comme pour un livre le nom, le titre, l’année. On ajoute le lien valide menant au site où l’article fut pris. Références électroniques : http://sketchup.google.com/3dwarehouse/details?mid=76abe905868101093c231c 3f2c107449&prevstart=0 Commentaires : Les liens électroniques doivent être valides et mener au contenu utilisé. On peut ajouter une identification ( un mot révélateur). COMMENTAIRES : Il est pertinent de citer dans le texte les références utilisées. On peut numéroter les références et y référer dans le texte. 21 Exemple de rapport Annexe A : Autres projets A.1 Une commode A.2 « The garage » 22
