AutoCAD 3D Tutorial 15: modelado de escalera caracol utilizando Helix

Como ya sabemos, AutoCAD nos permite realizar infinita variedad de modelado 3D gracias a sus múltiples herramientas y una de ellas es el relativamente poco utilizado comando llamado Helix, el cual nos permitirá definir formas curvas complejas ya que consiste en una “espiral” 3D formada por curvas similares a Spline. En este nuevo tutorial de AutoCAD 3D aprenderemos a modelar una escalera de caracol de una manera relativamente sencilla ya que si bien esta es una de las escaleras más difíciles de resolver debido principalmente a la complejidad de  sus curvas, nos ayudaremos del comando Helix para definir su trayectoria y curvatura. Para la realización de este proyecto utilizaremos líneas de base y aplicaremos Helix en la escalera para definir la curvatura y generar un efecto de continuidad en la escalera. También aplicaremos comandos como loft y utilizaremos otras funciones como recortar mediante superficies, utilizando el comando Slice.

Preparando la base de la escalera

Comenzaremos el proyecto dibujando mediante el comando circle (C) un círculo de radio 70. Una vez realizado, generaremos otro círculo de radio 5 el cual tendrá como centro el centro del círculo mayor. Este último definirá el “center pole” o poste central de nuestra escalera:

A continuación realizaremos una línea (mediante line) la cual irá desde el centro del círculo pequeño hasta el cuadrante derecho del círculo mayor. Esta línea será nuestra partida para definir los peldaños de la escalera.

Ahora realizaremos un array, elegiremos la opción polar y definiremos el centro del círculo menor como punto de centro (center point) de este.

Lo que haremos ahora será el número de ítems en 16 y cerramos el array. Con esto formaremos todos los peldaños de la escalera.

Si bien las escaleras de caracol tradicionales suelen definirse en 3/4 de círculo (unos 12 peldaños), en el caso de este proyecto haremos un ciclo completo de 16 peldaños ya que la altura que tendrá nuestra escalera será de 3,20 mts (320 cms). Dibujaremos mediante line una línea hacia arriba (con F8 activado) para definir como altura 320.

Lo que corresponderá ahora será definir la trayectoria y por ende la curvatura que tendrá nuestra escalera. Para eso utilizaremos el comando Helix ya que este nos permitirá definir la “espiral” de la escalera. Escribimos Helix (o hel) y presionamos enter:

Al invocar el comando, lo primero que este nos pedirá será el punto central de la base (Start Point) de la espiral. Seleccionamos el centro del círculo pequeño:

Ahora definiremos el radio de la base de la espiral o Base Radius. En este caso seleccionaremos el punto final de la primera línea de peldaño que dibujamos. Es muy importante que lo hagamos de esta manera ya que esto hará que la espiral comience justamente desde esa línea.

Helix nos pide ahora el radio de la altura (Top Radius) de la espiral. Como ambos radios son iguales, definiremos el valor del radio en 70 y presionamos enter:

El siguiente paso es definir la cantidad de ciclos o “turns” (vueltas) que tendrá nuestra espiral. Por defecto Helix posee 3, pero para nuestra escalera asignaremos el valor 1 ya que necesitamos que la espiral tenga un solo ciclo o vuelta.

Tip: si queremos un ciclo normal de 3/4 de círculo, debemos definir en Turns el valor 0.75.

Finalmente Helix nos pedirá la altura total que tendrá nuestra espiral. Definiremos el valor 320 y presionamos enter para finalizar el comando.

La idea es que el resultado sea el mostrado en la imagen siguiente. Si nos equivocamos en alguno de los pasos anteriores, podremos tomar nuestra Helix y editarla mediante el panel de propiedades (PR).

Con esto ya tenemos definida la base de la escalera y podremos comenzar el modelado.

Modelando la escalera

Comenzaremos el modelado definiendo cada peldaño de nuestra escalera mediante el comando presspull. Definiremos cada área y la extruiremos a la altura de 20 hasta definir todos nuestros peldaños.

Una vez modelados todos los peldaños, tomaremos el último y lo movemos desde la base al punto final del penúltimo peldaño.

Luego tomamos ambos y repetimos la secuencia hasta formar todos los peldaños de nuestra escalera.

El resultado final de las operaciones realizadas es el de la imagen siguiente. Notaremos que la Helix calza perfectamente en las diagonales de cada peldaño y que la espiral se define desde el primero hasta el último de estos.

El siguiente paso es unificar toda la forma 3D mediante union y luego la moveremos hacia un lado, ya que ahora necesitaremos formar la curvatura de la escalera. Notaremos que al mover los peldaños tendremos libres la Helix y la línea del Center pole, ya que los necesitaremos para crear la curva. Para esto, aplicaremos loft y seleccionamos la línea, luego la helix y finalmente aceptamos con enter dos veces. Con esto la curvatura de la escalera quedará definida por una superficie.

Volveremos a colocar los peldaños en su posición original mediante move y ahora definiremos la curvatura definitiva de la escalera. Lo que haremos será aplicar el comando slice y cuando el comando nos pregunte acerca del sólido a seleccionar elegiremos los peldaños:

Ahora nos vamos a las opciones de Slice y nos corresponderá seleccionar la opción Surface (S). Esto nos permitirá recortar el sólido tomando como referencia una superficie.

Luego de elegir la opción, seleccionamos la superficie de la curvatura recién creada. Podemos ayudarnos con Selection Cycling si hay problemas al seleccionarla.

Finalmente aceptaremos mediante enter y con esto ya habremos realizado el corte. Seleccionamos los peldaños de la parte baja de la escalera y los borramos mediante supr.

Como se aprecia en las imágenes, la escalera ya está prácticamente definida pero no será realista, ya que un peldaño no se sostiene estructuralmente en el canto de otro. Por ello, debemos aumentar el grosor de la curvatura para que la escalera se represente de una manera más acorde a la realidad. Para esto, seleccionaremos la superficie de la curvatura y aplicaremos el comando llamado Thicken:

Thicken (thi): extruir superficie.

Thicken nos permitirá extruir la superficie recién creada mediante la definición de un grosor y a su vez la convertirá en un sólido.

Cuando Thicken nos pregunte sobre la definición del grosor (Specify Thickness) le asignamos el valor 5 y luego presionamos enter. Con ello ya habremos definido la estructura definitiva de nuestra escalera.

Ahora todo es cuestión de fusionar mediante union los peldaños más el sólido de la curvatura, y ajustar algunos detalles menores para terminar el proyecto.

El primer ajuste que haremos será reparar el primer peldaño puesto que debido a la extrusión de la curva de la escalera, parte del sólido queda bajo el plano XY o “cota 0”. En este caso la reparación es sencilla puesto que lo único que debemos hacer es dibujar un box hacia abajo y de mayor dimensión que los peldaños, luego se la restaremos a los peldaños mediante subtract y así solucionamos el problema.

El siguiente paso es un poco más complicado ya que debemos reparar el peldaño superior. Es complejo porque en este caso debemos agregar más material en lugar de sustraer, y la curva hace que sea más difícil repararla. Lo que debemos hacer es primeramente dibujar una box que irá desde el borde del peldaño hasta el borde opuesto de la escalera, de acuerdo a la secuencia siguiente:

La altura de la box quedará definida por la parte inferior de la curvatura, como se muestra en las imágenes:

El siguiente paso será girar la vista para enfocar el inicio de la box recién creada y establecer el plano XY en la diagonal de la curva. Para ello escribimos UCS y presionamos enter, cuando se nos pregunta por el punto de origen del plano seleccionamos el punto inferior de la curva, tal como se muestra en la imagen:

Cuando UCS nos pregunte por el eje X seleccionamos el punto superior de la curva, tal como se muestra en la imagen siguiente:

Activaremos el ayudante Nearest y cuando UCS nos pregunte por el eje Y del plano, elegiremos un punto cualquiera de la curvatura inferior, tal como se muestra en la imagen siguiente:

Con esto habremos definido correctamente el UCS y gracias a esto podremos cortar el sólido sin sacrificar la curvatura. Para cortarlo, ejecutamos el comando Slice y seleccionamos la box:

Una vez seleccionado, debemos establecer el punto inferior de la curvatura como primer punto de corte:

Con el ayudante Nearest activado seleccionamos cualquier punto de la curvatura inferior para definir la recta por donde se cortará el sólido:

Una vez realizado esto, presionamos enter para confirmar y para salir de Slice. Con esto hemos cortado el sólido a partir de la diagonal.

Terminamos el ajuste tomando el sólido sobrante y lo borramos mediante supr.

Ahora todo es cuestión de tomar el sólido y la escalera, y fusionarlos mediante el comando union. Con estas operaciones ya hemos terminado los ajustes, y sólo nos queda definir el center pole y la baranda de nuestra escalera.

Definir el Center pole será muy sencillo pues es cosa de modelar un cilindro del radio del círculo pequeño (5), y de altura le asignaremos 410.

Para el caso de la baranda, lo que haremos será mover la Helix ya que notaremos que se ha conservado al realizar el loft. Podemos ayudarnos mediante Selection Cycling y la seleccionamos para posteriormente moverla mediante el Gizmo o el comando move.

Lo que haremos a continuación será copiar la helix hacia arriba para formar la baranda. En este caso, podremos copiar mediante el gizmo primeramente definiendo el eje en Z, luego seleccionando la opción Copy (C) y finalmente asignamos el valor 110 para copiar la helix tal como se aprecia en la secuencia siguiente:

Lo que corresponde ahora es realizer un loft entre las superficies para formar la baranda:

Una vez realizada la operación, procederemos a engrosarla mediante el comando Thicken, asignándole esta vez el valor de -5. Este valor hará que la extrusión se realice hacia el interior de la baranda.

Finalmente nos quedan sólo dos pasos los cuales son: primeramente mover la baranda hacia la escalera tomando como base el punto inferior de esta, y luego fusionarla a la escalera mediante el comando union.

Con esto la escalera está prácticamente terminada, pero faltará un pequeño ajuste para que se finalice por completo. Lo que debemos hacer es ir a la parte superior de la escalera para completar la baranda pues hay un pequeño espacio que no está definido. En este caso, modelamos una box entre los espacios y la altura, para finalmente fusionarla a la escalera mediante union y así terminarla de manera definitiva.

Lo que corresponde ahora es asignarle algún material similar al hormigón o concreto para poder realizar el renderizado final de nuestro modelo. En este caso se le ha asignado el material Flat Polish Gray y luego se ha mapeado toda la escalera mediante box.

El render final de nuestro modelo es el siguiente:

Una variación que podemos realizar en el ejercicio es realizar la curvatura mediante spline en lugar de helix, aunque en este caso siempre deberemos tomar los puntos finales de unión entre cada peldaño al ir generando la curva. Esto se recomienda sobre todo cuando no tenemos la certeza de las dimensiones exactas de nuestra escalera.

Este es el final de este tutorial.

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