ترسیم قوس اسپایرال در Civil 3D
آموزش جامع ترسیم انواع قوس اسپایرال در Civil 3D (Fixed, Free, Compound)
چرا ترسیم قوس‌های اسپایرال مهم است؟
ما در این جلسه به ادامه مباحث قبلی پرداخته و بر ترسیم انواع قوس‌های اسپایرال در نرم‌افزار Civil 3D تمرکز خواهیم کرد. قبل از شروع، لازم است به یاد بیاوریم که پیش‌تر در مورد قیود “فیکس (Fixed)، فلو (Float) و فری (Free)” صحبت شده است.
ترسیم انواع قوس‌های مارپیچ (اسپایرال) یکی از دستورات مهم در طراحی هندسی مسیرها و الاینمنت ها است و Civil 3D گزینه‌های متنوعی برای این منظور در اختیار ما قرار می‌دهد. ما در ادامه به بررسی دقیق دستورات مختلف ترسیم این قوس‌ها می‌پردازیم.
دستورات ترسیم قوس‌های اسپایرال در Civil 3D
ما می‌توانیم ترسیم قوس‌های اسپایرال را بر اساس نوع دستور و قیود آن‌ها به چندین دسته تقسیم کنیم.
۱.دستور فیکس اسپیرال (Fixed Spiral)
این دستور نقطه شروع قوس اسپایرال را از ما می‌خواهد و چهار نوع ترسیم را پیشنهاد می‌دهد: In-curve، Out-curve، Compound و Point.
ترسیم با In-curve و Out-curve
هنگام انتخاب حالت In-curve، ترسیم از حالت مماس شروع می‌شود. در حالت مماس، شعاع بی‌نهایت است. سپس شعاع به‌تدریج کاهش پیدا می‌کند تا به یک شعاع مشخص ختم شود.
برای اجرای این دستور، پس از انتخاب In-curve، نرم‌افزار سوالاتی در مورد ساعتگرد یا پادساعتگرد بودن قوس اسپایرال و همچنین طول اسپایرال (مثلاً ۲۵۰) و شعاع نهایی (مثلاً ۳۵۰) از ما می‌پرسد.
نکته: حالت Out-curve نیز به همین صورت است و همان سوالات پرسیده می‌شود، اما تنها شکل فیزیکی‌اش فرق می‌کند؛ یعنی یال کوتاه به جای اینکه در طرف دیگر بیفتد، در طرف شروع قوس قرار می‌گیرد.
ترسیم با Point و Compound
- Point: شما می‌توانید با انتخاب یک نقطه، یک قوس اسپایرال را ترسیم کنید.
- Compound (کامپاند): این گزینه برای ترسیم قوسی است که از یک شعاع مشخص شروع شده و به یک شعاع مشخص دیگر ختم می‌شود.
- برای ترسیم کامپاند، شما نقطه شروع، نوع (ساعتگرد/پادساعتگرد) و طول اسپایرال (مثلاً ۱۲۴) را مشخص می‌کنید.
- سپس شعاع شروع (مثلاً ۲۰۰) و شعاع پایان (مثلاً ۳۰۰) را وارد می‌کنید.
نکته مهم در ترسیم Compound: شما با هر اعدادی که بخواهید نمی‌توانید این قوس‌ها را ترسیم کنید؛ بلکه این ترسیم تنها زمانی ممکن است که پاسخ ریاضی آن روی کاغذ وجود داشته باشد. برای طراحی این نقص‌ها باید به کتب مربوطه مراجعه کرد.
۲.دستورات Free Spiral برای اتصال آبجکت‌ها
در دستورات Free Spiral، هدف اغلب اتصال دو موجودیت (Entity) موجود به یکدیگر است.
فری اسپیرال بین دو انتیتی (Free Spiral Between Two Entities)
این دستور یک اسپایرال آزاد را بین دو موجودیت (انتیتی) ترسیم می‌کند. پس از پاک کردن ترسیم قبلی:
- مماس اول و مماس دوم را انتخاب می‌کنیم.
- نوع قوس (In-curve یا Out-curve) را مشخص می‌کنیم.
- طول اسپایرال را وارد می‌کنیم (مثلاً ۸۵۰).
فری کامپاوند اسپیرال اسپیرال بین دو منحنی (Free Compound Spiral Spiral Between Two Curves)
اگر دو منحنی به یکدیگر متصل نباشند، می‌توانیم از این دستور استفاده کنیم. این دستور دو منحنی را توسط دو اسپایرال که واژه کامپاند را می‌سازند، به یکدیگر متصل می‌کند.
- First Entity و Next Entity را انتخاب می‌کنیم.
- نرم‌افزار نسبت پارامتر{A} به یا نسبت {L} (طول‌ها) را از ما می‌خواهد.
- قوس‌ها توسط دو اسپایرال به هم متصل می‌شوند.
ریورس اسپایرال اسپایرال بین دو قوس (Reverse Spiral Spiral Between Two Curves)
این دستور برای مواقعی است که دو قوس معکوس داریم.
- First Entity و Next Entity را انتخاب می‌کنیم.
- در نهایت، نسبت {A} را وارد می‌کنیم.
- همان‌طور که از نامش پیداست (Reverse)، دو قوس اسپایرال معکوس بین دو قوس اولیه ایجاد می‌شود.
فری کامپاوند اسپیرال اسپیرال بین دو مماس (Free Compound Spiral Spiral Between Two Tangents)
این دستور بین دو مماس (Tangents) عمل می‌کند.
- مماس اول و مماس دوم را انتخاب می‌کنیم.
- دستور از ما طول اسپیرال ورودی و زاویه کمتر از ۱۸۰ درجه و طول اسپیرال خروجی را می‌خواهد.
- سیستم هر دو اسپایرال را ترسیم می‌کند.
۳.ترکیب اسپایرال، خط و اسپایرال (Spiral-Line-Spiral)
این دستورات یک ترکیب «اسپایرال-خط-اسپایرال» را بین دو قوس (یا دو تانژانت) ایجاد می‌کنند.
در این حالت، دو راه برای تعیین پارامترها وجود دارد:
مشخص کردن طول اسپایرال‌ها
- مماس اول و مماس دوم را انتخاب می‌کنیم.
- طول اسپایرال اول (مثلاً ۳۰۰) و طول اسپایرال دوم (مثلاً ۳۰۰) را وارد می‌کنیم.
- سیستم طول خط مستقیم بین دو اسپایرال را به‌صورت خودکار محاسبه می‌کند.
مشخص کردن طول خط مستقیم
در دو دستور انتهایی، می‌توان به جای وارد کردن طول اسپایرال‌ها، طول خط مستقیم را وارد کرد. در صورتی که این طول قابل محاسبه باشد، طول اسپایرال‌ها به صورت خودکار مشخص می‌شوند.
حالت معکوس (Free Reverse Spiral-Line-Spiral)
اگر بخواهیم یک مجموعه اسپایرال-خط-اسپایرال بین دو قوس داشته باشیم که قوس‌هایشان معکوس باشند، می‌توان از این دستور استفاده کرد. این دستور شبیه حالت قبلی عمل می‌کند، با این تفاوت که مخصوص نوع معکوس است و از ما طول اسپایرال‌ها (مثلاً ۳۵۰ و ۳۵۰) را می‌خواهد.
۴. بخش ویدیو
۵. جمع‌بندی
ما در این مقاله هفت نوع اصلی از ترسیم قوس‌های اسپایرال در Civil 3D را بررسی کردیم؛ از دستور پایه‌ای Fixed Spiral با انواع In-curve، Out-curve و Compound تا دستورات پیچیده‌تر Free Spiral که شامل اتصال دو موجودیت، قوس‌های کامپاند و معکوس بودند، و همچنین ترکیب‌های سه‌تایی اسپایرال-خط-اسپایرال.
فراخوان به اقدام: اگر در حال طراحی مسیر هستید یا نیاز به درک عمیق‌تری از اصول ریاضی حاکم بر ترسیم‌های Compound دارید، توصیه می‌کنیم برای کسب مهارت عملی، حتماً با اعداد و مقادیر مختلفی که در این دستورات ذکر شد (مانند طول‌های خطوط و شعاع‌ها) در محیط نرم‌افزار تمرین کنید.
چهار راز پنهان در ترسیم قوس‌های اسپایرال که طراحان باید بدانند
طراحان و مهندسان به‌طور روزمره با ترسیم منحنی‌ها سروکار دارند. رسم یک قوس دایره‌ای ساده است، اما در دنیای قوس‌های اسپایرال، عمق و هوشمندی شگفت‌انگیزی نهفته است که اغلب نادیده گرفته می‌شود. این منحنی‌ها فقط خطوطی روی صفحه نیستند؛ آن‌ها راه‌حل‌های ریاضی برای چالش‌های پیچیده طراحی هستند. هدف این مقاله، آشکار کردن برخی از تأثیرگذارترین ویژگی‌های دستورات ترسیم اسپایرال است و شما را به سفری در کلاس‌های مختلف مسائل طراحی می‌برد: از محدودیت‌های بنیادی ریاضی تا هندسه اتصالات هوشمند.
شگفتی اول: وقتی نرم‌افزار «نه» می‌گوید!
در میان انواع مختلف دستور Fixed Spiral، گزینه‌ای به نام Compound وجود دارد که در نگاه اول پیچیده‌تر از بقیه به نظر می‌رسد. این دستور یک قوس اسپایرال را بر اساس شعاع شروع، شعاع پایان و یک طول مشخص ترسیم می‌کند. اما شگفت‌انگیزترین کشف در مورد این ابزار زمانی رخ می‌دهد که نرم‌افزار در پاسخ به ورودی‌های شما، خطای “No Solution” (بدون پاسخ) را نمایش می‌دهد.
این یک باگ یا نقص نرم‌افزاری نیست، بلکه یک واقعیت ریاضی است. هر ترکیبی از شعاع شروع، شعاع پایان و طول، از نظر هندسی امکان‌پذیر نیست و نمی‌تواند یک قوس اسپایرال معتبر ایجاد کند. نرم‌افزار به درستی این محدودیت ریاضی را تشخیص می‌دهد.
«…شما با هر اعدادی که خواستین نمیتونین این [قوس‌ها] رو ترسیم کنین مگر اینکه در واقع پاسخ ریاضی روی کاغذ داشته باشن…»
این نکته یک یادآوری مهم است: حتی قدرتمندترین نرم‌افزارها نیز تابع قوانین ریاضیات هستند و طراحی مهندسی، چیزی فراتر از وارد کردن اعداد در جعبه‌های محاوره‌ای است. پس از درک محدودیت‌های ریاضی، بیایید ببینیم که چگونه اسپایرال‌ها به عنوان ابزارهای هوشمند برای حل چالش‌های اتصال به کار می‌روند.
شگفتی دوم: اسپایرال به عنوان یک پل هوشمند بین منحنی‌ها
قوس‌های اسپایرال تنها برای ترسیم منحنی‌های مستقل به کار نمی‌روند؛ آن‌ها می‌توانند به عنوان اتصال‌دهنده‌هایی هوشمند عمل کنند. دستور Free Compound Spiral Spiral Between Two Curves یک نمونه عالی از این قابلیت است. این ابزار به طراح اجازه می‌دهد تا دو منحنی مجزا و از پیش موجود را به شکلی کاملاً نرم و زیبا به یکدیگر متصل کند.
اما هوشمندی واقعی اینجا آشکار می‌شود: ابزار صرفاً یک اتصال عمومی ایجاد نمی‌کند. نرم‌افزار از شما می‌خواهد که نسبت بین دو قطعه اسپایرال انتقالی را مشخص کنید (نسبت پارامتر A1 به A2 یا طول L1 به L2). این یعنی طراح کنترل کاملی بر نحوه توزیع انتقال بین دو منحنی دارد و می‌تواند راه‌حلی کاملاً سفارشی و مهندسی‌شده برای گذارهای پیچیده در طراحی جاده‌ها یا خطوط ریلی ایجاد کند. این اتصال از طریق دو قطعه اسپایرال مجزا که با هم کار می‌کنند، شکل می‌گیرد.
شگفتی سوم: اتصال معکوس‌ها، هنر حل یک چالش پیچیده
یکی از چالش‌های رایج در طراحی مسیر، اتصال منحنی‌هایی است که در جهت‌های مخالف یکدیگر خم شده‌اند؛ وضعیتی که در مهندسی به آن “منحنی معکوس” یا “S-curve” می‌گویند. برای حل این مشکل خاص، دستوری به نام Free Reverse Spiral-Spiral Between Two Curves طراحی شده است.
این دستور به کاربر اجازه می‌دهد دو منحنی با جهت معکوس را انتخاب کرده و آن‌ها را با دو قطعه اسپایرال معکوس مناسب به هم متصل کند. این ابزار فقط یک ابزار ترسیمی نیست، بلکه یک تابع حل مسئله است که یکی از سناریوهای دشوار و متداول در طراحی زیرساخت‌ها را مدیریت می‌کند و تضمین می‌کند که گذار بین دو بخش مسیر، ایمن و از نظر هندسی صحیح باشد.
شگفتی چهارم: انعطاف در طراحی، شما انتخاب می‌کنید، نرم‌افزار محاسبه می‌کند
مجموعه دستورات Spiral-Line-Spiral برای اتصال دو منحنی با یک قطعه خط مستقیم مماس در میان آن‌ها استفاده می‌شود. اما انعطاف‌پذیری هوشمندانه این دستورات، آن‌ها را متمایز می‌کند. نرم‌افزار دو رویکرد متفاوت را در اختیار طراح قرار می‌دهد:
۱. شما می‌توانید طول اسپایرال‌ها را تعریف کنید و نرم‌افزار به طور خودکار طول خط مستقیم مورد نیاز بین آن‌ها را محاسبه می‌کند. ۲. یا برعکس، می‌توانید طول خط مستقیم را مشخص کنید و نرم‌افزار طول اسپایرال‌های لازم برای ایجاد یک اتصال صحیح را محاسبه خواهد کرد.
این یک نمونه برجسته از طراحی نرم‌افزار کاربرمحور است. هر انتخاب، سناریوی مهندسی خاصی را پوشش می‌دهد. تعریف طول اسپایرال زمانی ایده‌آل است که راحتی انتقال یا یک بربلندی (superelevation) مشخص، محدودیت اصلی باشد. در مقابل، تعریف طول خط مماس زمانی حیاتی است که یک فاصله فیزیکی ثابت بین دو منحنی باید حفظ شود. این ویژگی به طراح اجازه می‌دهد تا با پارامترهایی که در اختیار دارد کار کند، کنترل طراحی را حفظ کرده و از انجام محاسبات دستی پیچیده بی‌نیاز شود.
دستورات ترسیم قوس اسپایرال بسیار فراتر از ابزارهای ساده ترسیمی هستند. همان‌طور که دیدیم، این ابزارها ما را از درک «صلبیت ریاضیات» در محدودیت‌های هندسی به تجربه «انعطاف‌پذیری طراحی کاربرمحور» در حل مسائل پیچیده هدایت می‌کنند. آن‌ها مجموعه‌ای از توابع مهندسی پیچیده هستند که چالش‌های هندسی دشوار را با ظرافت و هوشمندی حل می‌کنند و قدرت واقعی طراحی به کمک کامپیوتر را به نمایش می‌گذارند.
چه چالش‌های طراحی دیگری وجود دارند که ابزارهای هوشمند مشابهی می‌توانند آن‌ها را برای ما ساده‌تر کنند؟
راهنمای ترسیم خطوط و قوس‌ها در Civil 3D💡 این محتوا، جلسه دوم از فصل سوم آموزش مسیر در نرم‌افزار Civil 3D است. پیش از این، درسی در مورد مبحث قیود (Constraints) در اجزای راه ارائه شد، زیرا بدون درک مفاهیم فیکس، فلوتینگ،
آموزش جامع ترسیم انواع قوس اسپایرال در Civil 3D (Fixed, Free, Compound) چرا ترسیم قوس‌های اسپایرال مهم است؟ ما در این جلسه به ادامه مباحث قبلی پرداخته و بر ترسیم انواع قوس‌های اسپایرال در نرم‌افزار Civil 3D تمرکز خواهیم کرد.
کریدور،گام ششم civil3d
بربلندی،گام پنجم civil3d
پروفیل و خط پروژه،گام چهارم civil3d
الاینمنت یا مسیر،گام سوم civil3d
سطوح توپوگرافی،گام دوم civil3d
آموزش گروه نقطه،گام اول civil3d
دریافت کتب و هندبوک های مهندسی ایرانی و زبان اصلی در حوضه ی مهندسی عمران و نقشه برداری
مطالب زیر را حتما مطالعه کنید
آموزش ترسیم خطوط و قوس ها (Fixed, Floating, Free)
