CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH CẦU. Tổng quan về sự phát triển mô hình thông tin công trình (BIM) trên thế giới. Khái niệm mô hình thông tin công trình (BIM). BIM (Building Information Modeling) là quá trình tạo lập và sử dụng mô hình thông tin trong các giai đoạn thiết kế, thi công và vận hành công trình.
Phạm vi công trình Phá hủy Thành phần công trình Nâng cấp Thiết kế Quản lý Mua sắm Bàn giao/ sử dụng Xây dựng Hình 1-1: Tổng quan về mô hình thông tin BIM. [1] Client: khách hàng. Civil Engineer: kỹ sư xây dựng. Architect/ Designer: kiến trúc sư/ nhà Project Manager: quản lý dự án.
Cost Consultant: tư vấn chi phí n Structural Engineer: kỹ sư kết cấu. Supply/ Manufacture: cung cấp/ sản Building Services Engineer: kỹ sư dịch xuất vụ xây dựng. Contractor: nhà thầu Spec Consultant: tư vấn các tiêu chí kỹ Sub - Contractor: nhà thầu phụ thuật. FM Consultant: tư vấn quản lý dự án 2 BIM phục vụ công việc cho các bên liên quan là khác nhau, gồm: - Ứng dụng BIM cho chủ đầu tư (Owners) và quản lý dự án (Facility Managements).
- Ứng dụng BIM cho kiến trúc sư (Architects) và kỹ sư công trình (Engineers). - Ứng dụng BIM cho nhà thầu (Contractors). - Ứng dụng BIM cho nhà thầu phụ (Subcontractors) và nhà chế tạo (Fabricators). Mô hình thông tin (BIM) không thể chỉ hiểu là những phần mềm như Revit, Tekla, Navisworks…mà đó là cả một quy trình trao đổi thông tin hoàn thiện: Từ giai đoạn thiết kế tạo dựng mô hình công nghệ thông tin 3D (hồ sơ bản vẽ, bảng tính, thuyết minh, dự toán,.) đến thi công (quản lý khối lượng, lập biện pháp, an toàn lao động…) và quản lý vận hành công trình (bảo trì các thiết bị cơ điện nước), cũng như sửa chữa - duy tu bảo dưỡng xuyên suốt vòng đời của công trình.
Đây được coi như là một sơ đồ tóm tắt của vòng đời của một công trình kể từ lúc khi mới hình thành ý tưởng, thiết kế, xây dựng vận hành cho đến phá dỡ công trình. Thể hiện tất cả các bên liên quan đóng góp vào sự hình thành công trình, thể hiện sự liên kết trao đổi thông tin lẫn nhau từ một cầu nối chung gọi tắt là BIM. Hình 1-2: Mô hình tích hợp thông tin.[2] 3 Hình 1-3: Phát triển mô hình BIM từ bản vẽ 2D. [3] Theo cách thiết kế truyền thống từ xưa thì việc tạo lập bản vẽ 2D là yếu tố cần thiết.
Ngày nay xu hướng từ bản vẽ 2D thông qua các phần mềm tạo dựng bản vẽ 3D người thiết kế tạo dựng nên không gian 3D của công trình giúp cho việc đọc bản vẽ một cách dễ dàng hơn, không dừng lại ở đó người thiết kế còn tạo lập mô hình thông tin chung giúp cho việc trao đổi mô hình thông tin của công trình được coi như là gần sát với công trình sau khi hoàn thành. - Building: công trình. - Information: thông tin. + Hình học: các kích thước dài, rộng, cao, khoảng cách giữa các cấu kiện công trình như dầm, cột, sàn, cửa, cầu thang, mái… Hình 1-4: Môi trường trao đổi dữ liệu chung.
[4] 4 + Phi hình học: thông tin về đặc tính sản phẩm, thông số kỹ thuật, như chậu rửa lavabo từ nhà cung cấp nào, model ra sao, giá bao nhiêu, website và description về sản phẩm… - Modeling: mô hình (khi là Model, Models), cần sử dụng các phần mềm (BIM Tools) để tạo lập các mô hình thông tin. Tất cả các dữ liệu liên quan đến mô hình công trình đều được lưu trữ tại CDE (Common Data Environment) – môi trường trao đổi dữ liệu chung, nên các thành phần tham gia xây dựng sẽ dùng dữ liệu này cho các giai đoạn từ thiết kế, thi công, hoàn công và giúp quản lý công trình tốt hơn (Facility Management). Một số trình quản lý CDE phổ biến hiện nay như BIM 360, Buzzsaw của hãng Autodesk, hoặc Trimble Connect của hãng Trimble. Một số BIM Tools hỗ trợ dựng mô hình 3D và phân tích kết cấu như: - Kiến trúc: Revit Architecture, ArchiCad, Grasshopper 3D, Rhinoceros, Lumion, Allplan Architecture.
- Vẽ mô hình kết cấu: Revit Structural, Tekla, Allplan bridge … - Phân tích kết cấu: Robot Structural Analysis, Bentley, Staad pro. - Cơ điện: Revit MEP, Cadewa… - Phân tích năng lượng: Equest, Energy +, Ecotect, GBS, Vasari… - Quản lý dự án: Navisworks Manage, TeklaBimsight… - Dự toán: Vico, CostX… Một số ứng dụng cụ thể của mô hình thông tin công trình BIM cho các công ty xây dựng hiện nay như: - Thiết kế kiến trúc: từ giai đoạn lên ý tưởng, phân tích năng lượng công trình. - Thiết kế kết cấu: lên phương án thiết kế, phân tích sơ đồ kết cấu. - Thiết kế cơ điện nước: lên phương án thiết kế, tối ưu thiết kế (giảm va chạm, đảm bảo cao độ, phân tích hiệu suất).
- Bản vẽ Shopdrawing, thống kê. - Mô phỏng trình tự thi công, lắp dựng. - Phục vụ chế tạo cấu kiện. - Quản lý tổng mặt bằng, đánh giá tính khả thi ngoài công trường, an toàn lao động.
- Virtual Reality, Augmented Reality, 3D Printing, 3D Scanning. 5 - Quản lý công trình, hệ thống BMS. Hình 1-5: Tiềm năng ứng dụng BIM ở Việt Nam. Trước khi triển khai BIM, các công ty cần chuẩn bị một số việc quan trọng và cơ bản như các giao thức (BIM Protocols), phần mềm (BIM Softwares), Thư viện (Components), các mẫu (Templates), kế hoạch thực hiện (BIM Execution Plan)… Dù thế nào, yếu tố chi phối lớn nhất đến hiệu quả công việc vẫn là con người, chúng ta cần con người (Human) để sử dụng công nghệ (Technology) và triển khai BIM theo đúng quy trình (Process).
BIM là trung tâm nhưng muốn triển khai BIM thì yếu tố quan trọng nhất được đặt lên hàng đầu là con người. Do vậy việc đào tạo một BIM Manager là yếu tố quan trọng đi đầu. Tiếp theo đó muốn xây dựng BIM một cách hiệu quả nhất thì cần phải sử dụng công nghệ tiên tiến nhất cùng một quy trình triển khai BIM một cách toàn diện và đồng bộ. Một số đơn vị quản lý nhà nước đã có bước đầu chuẩn bị cho việc áp dụng BIM cho công trình thuộc ngành của mình (như giao thông, y tế, thủy lợi).
Đặc biệt, Sở Giao thông vận tải TP.Hồ Chí Minh đã có bước đi tiên phong khuyến khích ứng dụng BIM vào toàn ngành giao thông trên địa bàn thành phố. 6 Qua chia sẻ của đại diện các đơn vị ứng dụng BIM, có thể rút ra một số kết luận, đó là cần xác định rõ mục tiêu khi áp dụng BIM vào các dự án, tránh lựa chọn các mục tiêu lãng phí nguồn lực. Để những mục tiêu hiệu quả, khả thi nhất, cùng với truyền tải thông tin thiết kế, đánh giá tính khả thi thiết kế, cần song song kiểm tra xung đột. Bên cạnh đó, cần sử dụng các ứng dụng, phần mềm tiện ích như icloud, googledrive để lưu trữ dữ liệu thông tin.
Quan trọng nhất của một dự án khi áp dụng BIM là phải có phương thức phối hợp tổ chức các cuộc họp trực tiếp hàng tuần, qua mạng, tránh sự không thống nhất quan điểm trong các bản vẽ thi công. Kế hoạch triển khai dự án BIM bao gồm tất cả các nội dung cần thiết để ghi lại quá trình thực hiện BIM cho 1 dự án bao gồm: - Xác định các mục tiêu và ứng dụng BIM: Có rất nhiều ứng dụng BIM được triển khai ở từng giai đoạn khác nhau của dự án. Tùy theo năng lực, mục tiêu và lợi ích cần đạt được của chủ đầu tư với dự án để có thể lựa chọn ứng dụng phù hợp. Một số lợi ích có thể đạt được nhờ ứng dụng BIM ở từng giai đoạn có thể chỉ ra bao gồm: Giai đoạn của dự án Các lợi ích có thể đạt được Nghiên cứu tính khả thi trong thi công của bản thiết kế, Giai đoạn chuẩn bị thi định hình quá trình thi công và giảm thời gian khi thi công.
Cung cấp thông tin mô phỏng chính xác bản thiết kế với mô hình 3D. Có sự phối hợp và mô phỏng các công việc của tất cả các bộ môn. Tăng độ chính xác và tính nhất quán – của bản vẽ 2D – từ giai đoạn đầu và bất kỳ giai đoạn nào của quá trình Giai đoạn thiết kế. Liên kết mô hình xây dựng với các công cụ phân tích năng lượng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và tính bền vững.
Xuất khối lượng cho dự toán chi phí. Kiểm tra thiết kế và bố trí không gian. 7 Sử dụng các công cụ như mô phỏng quá trình thi công để đưa ra các vấn đề có thể xảy ra, giúp đồng bộ hóa thiết kế và kế hoạch thi công. Phát hiện va chạm cho phép phát hiện các lỗi cũng như thiếu sót trong bản vẽ thiết kế trước khi đưa ra công trường.
Giai đoạn thi công. Sự phối hợp giúp các bên phản ứng nhanh hơn với các vấn đề trong thiết kế và ngoài công trường. Tăng cường sự đồng bộ các quy trình từ thiết kế đến thi công thông qua các mô hình 3D tổng thể. Giảm lãng phí và triển khai tốt hơn các thiết bị thi công tinh giản, gọn nhẹ.
Mô hình cung cấp thông tin hệ thống tòa nhà giúp hoạt động quản lý và vận hành tốt hơn. Sử dụng mô hình và không gian hoàn công là cơ sở dữ Giai đoạn sau thi công. liệu ban đầu cho hoạt động bảo trì và vận hành tòa nhà, cũng như cho việc trang bị lại cơ sở vật chất trong tương lai. Bảng 1-1: Ứng dụng BIM vào từng giai đoạn của công trình.
- Thiết kế quy trình triển khai: Phát triển quy trình xác định rõ các nhiệm vụ, chức năng, công việc của từng bên tham gia, liên quan đến các hoạt động phối hợp trao đổi thông tin, để đảm bảo công việc được thực hiện nhanh chóng, chính xác và hiệu quả. - Trao đổi thông tin: Xác định các loại thông tin, mức độ chi tiết, các quy trình tạo thông tin, kiểm soát, phê duyệt và trao đổi thông tin dự án. Các yêu cầu chia sẻ file sẽ thay đổi tùy thuộc vào các ứng dụng BIM của dự án. Tối thiểu bản kế hoạch triển khai cần bao gồm một bản mô tả: + Hệ thống file nhóm sẽ sử dụng để trao đổi, sát nhập và mô phỏng mô hình.
+ Lập tiến độ hoặc tần suất cập nhật các mô hình và kiểm tra các va chạm. + Các công cụ và quy trình được sử dụng cho kiểm tra các va chạm. + Quy trình tạo ra các bản vẽ từ các mô hình phối hợp.