Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành xây dựng Việt Nam ngày càng phát triển, việc ứng dụng công nghệ Building Information Modeling (BIM) trong đo bóc khối lượng vật tư và công tác xây dựng trở nên cấp thiết. Theo ước tính, BIM giúp tự động hóa quá trình bóc tách khối lượng, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả quản lý dự án. Tuy nhiên, việc áp dụng BIM trong đo bóc khối lượng tại Việt Nam còn nhiều thách thức do sự khác biệt trong quy định đo bóc và bộ định mức xây dựng so với các tiêu chuẩn quốc tế. Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng BIM trong tự động đo bóc khối lượng bê tông theo các quy định hiện hành của Việt Nam, đặc biệt là Thông tư số 17/2019/TT-BXD và Định mức 10/2019. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong các công trình sử dụng vốn ngân sách nhà nước tại Thanh Hóa, năm 2021, với phần mềm Autodesk Revit làm công cụ chính. Mục tiêu cụ thể là xây dựng bộ quy tắc tạo lập mô hình BIM và mã hóa cấu kiện bê tông để kết xuất khối lượng chính xác, phù hợp với quy định Việt Nam, từ đó hỗ trợ tự động hóa lập dự toán xây dựng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý chi phí, tiến độ và chất lượng công trình xây dựng, đồng thời góp phần thúc đẩy ứng dụng BIM trong ngành xây dựng Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai hệ thống phân loại cấu kiện và công tác xây dựng phổ biến là UniFormat và MasterFormat. UniFormat phân loại công trình theo hệ thống cấu kiện, giúp tổ chức mô hình BIM theo logic cấu trúc công trình, trong khi MasterFormat phân loại theo vật liệu và công tác xây dựng, phù hợp với việc lập dự toán. Ngoài ra, nghiên cứu áp dụng các nguyên tắc đo bóc khối lượng bê tông theo Thông tư số 17/2019/TT-BXD của Bộ Xây dựng, trong đó quy định 7 nhóm thông tin cần phản ánh và 4 nguyên tắc đo bóc khối lượng bê tông. Các khái niệm chính bao gồm: mô hình BIM 3D và 5D, đối tượng BIM (Family trong Revit), mã hóa cấu kiện bê tông, và tự động hóa đo bóc khối lượng. Mô hình BIM được xây dựng dựa trên phần mềm Autodesk Revit, kết hợp với API để xuất dữ liệu khối lượng sang Excel phục vụ lập dự toán.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp và đối chiếu so sánh tài liệu pháp lý, các bộ định mức xây dựng, cùng các hệ thống phân loại UniFormat và MasterFormat. Cỡ mẫu nghiên cứu là các cấu kiện bê tông trong mô hình BIM của một công trình xây dựng sử dụng vốn ngân sách tại Thanh Hóa. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu tiêu biểu các cấu kiện bê tông phổ biến trong công trình để xây dựng quy tắc mã hóa và kiểm tra kết quả đo bóc. Phân tích dữ liệu thực hiện bằng cách so sánh khối lượng bóc tách thủ công theo phương pháp truyền thống với khối lượng kết xuất tự động từ mô hình BIM. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2021, bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu tài liệu, xây dựng quy tắc mã hóa, lập mô hình BIM, kiểm tra và kết xuất khối lượng, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Xác định 7 nhóm thông tin cần thiết và 4 nguyên tắc đo bóc khối lượng bê tông: Bao gồm loại bê tông, phương pháp sản xuất, loại cấu kiện, kích thước, vị trí, biện pháp thi công và mác bê tông. Áp dụng 4 nguyên tắc đo bóc theo Thông tư 17/2019 giúp đảm bảo khối lượng bóc tách chính xác, ví dụ như không trừ thể tích cốt thép, ưu tiên đo bóc phần giao nhau theo thứ tự (cột nối tường đo như tường, dầm nối sàn đo như sàn).

  2. Đề xuất bộ mã hóa cấu kiện bê tông phù hợp với Định mức 10/2019: Mã hiệu cấu kiện gồm phần chữ viết tắt tên cấu kiện (C: cột, D: dầm, S: sàn) và dãy số mã hóa các đặc tính như tiết diện, ván khuôn, đường kính thép, loại đá, mác bê tông, chiều cao cấu kiện. Ví dụ mã C22314-25 thể hiện cột bê tông có tiết diện >0,1m2, ván khuôn thép, thép D>18mm, đá 4x6, bê tông mác 300, chiều cao 25m.

  3. Ứng dụng đúng các loại đối tượng BIM (Family) trong Revit giúp mô hình hóa và kết xuất khối lượng chính xác hơn: System family, Loadable family và In-place family được sử dụng phù hợp với từng loại cấu kiện bê tông, đảm bảo dữ liệu đầu ra đáp ứng yêu cầu đo bóc.

  4. So sánh khối lượng bóc tách thủ công và tự động từ BIM cho thấy độ chính xác đạt khoảng 95-98%: Sự khác biệt chủ yếu do mức độ chi tiết mô hình và cách xử lý các phần giao nhau. Việc điều chỉnh mô hình theo quy tắc đề xuất giúp giảm sai số và tăng tính tương thích với phần mềm dự toán.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt trong đo bóc khối lượng giữa phương pháp truyền thống và BIM là do các phần mềm BIM hiện nay chưa tích hợp hoàn toàn bộ định mức và quy tắc đo bóc của Việt Nam. Việc xây dựng bộ quy tắc mã hóa cấu kiện và nguyên tắc tạo lập mô hình BIM theo nghiên cứu giúp khắc phục hạn chế này, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho tự động hóa lập dự toán. So với các nghiên cứu quốc tế, quy trình đo bóc khối lượng BIM tại Việt Nam cần chú trọng hơn đến sự phù hợp với quy định pháp luật và đặc thù công trình sử dụng vốn ngân sách. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ sai số giữa các phương pháp và bảng thống kê khối lượng theo từng loại cấu kiện, giúp minh họa hiệu quả của quy tắc đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và phổ biến bộ quy tắc tạo lập mô hình BIM chuẩn theo quy định Việt Nam: Động từ hành động là "xây dựng", mục tiêu là chuẩn hóa mô hình BIM phục vụ đo bóc khối lượng, thời gian thực hiện trong 12 tháng, chủ thể thực hiện là Bộ Xây dựng phối hợp với các trường đại học và doanh nghiệp phần mềm.

  2. Phát triển phần mềm add-in tích hợp BIM với phần mềm dự toán trong nước: Động từ "phát triển", mục tiêu là xuất dữ liệu khối lượng từ BIM sang định dạng tương thích với phần mềm dự toán, timeline 18 tháng, chủ thể là các công ty công nghệ xây dựng và viện nghiên cứu.

  3. Đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư xây dựng về ứng dụng BIM trong đo bóc khối lượng và lập dự toán: Động từ "đào tạo", mục tiêu nâng cao năng lực kỹ thuật, thời gian liên tục hàng năm, chủ thể là các trường đại học và trung tâm đào tạo nghề.

  4. Khuyến khích hợp tác liên ngành giữa kiến trúc sư, kỹ sư kết cấu và kỹ sư định giá trong quá trình thiết kế BIM: Động từ "khuyến khích", mục tiêu tăng cường trao đổi thông tin để mô hình BIM đạt chất lượng cao, timeline áp dụng ngay, chủ thể là các doanh nghiệp tư vấn thiết kế và nhà thầu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Kỹ sư xây dựng và kỹ sư định giá: Nắm bắt quy trình tự động hóa đo bóc khối lượng và lập dự toán theo BIM, giúp nâng cao hiệu quả công việc và giảm sai sót.

  2. Các đơn vị tư vấn thiết kế và BIM: Áp dụng bộ quy tắc mã hóa và nguyên tắc tạo lập mô hình BIM phù hợp với quy định Việt Nam, đảm bảo mô hình đáp ứng yêu cầu quản lý dự án.

  3. Nhà thầu xây dựng và quản lý dự án: Sử dụng kết quả đo bóc khối lượng chính xác để kiểm soát chi phí, tiến độ và chất lượng thi công.

  4. Các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị đào tạo: Làm cơ sở xây dựng chính sách, tiêu chuẩn và chương trình đào tạo về BIM trong ngành xây dựng.

Câu hỏi thường gặp

  1. BIM là gì và tại sao cần ứng dụng trong đo bóc khối lượng xây dựng?
    BIM là mô hình thông tin công trình 3D giúp số hóa và quản lý dữ liệu công trình. Ứng dụng BIM trong đo bóc khối lượng giúp tự động hóa, tăng độ chính xác và tiết kiệm thời gian so với phương pháp truyền thống.

  2. Nguyên tắc đo bóc khối lượng bê tông theo quy định Việt Nam gồm những gì?
    Bao gồm 4 nguyên tắc chính: đo toàn bộ kết cấu bê tông không trừ thể tích cốt thép, ưu tiên đo bóc phần giao nhau theo thứ tự cột nối tường đo như tường, dầm nối sàn đo như sàn, và xử lý các lỗ rỗng nhỏ dưới 0,1m3.

  3. Làm thế nào để mã hóa cấu kiện bê tông trong mô hình BIM?
    Cấu kiện được mã hóa bằng ký hiệu chữ viết tắt tên cấu kiện kết hợp dãy số thể hiện đặc tính như tiết diện, ván khuôn, đường kính thép, loại đá, mác bê tông và chiều cao, giúp phân loại và tự động hóa đo bóc.

  4. Phần mềm Autodesk Revit hỗ trợ như thế nào trong đo bóc khối lượng?
    Revit cho phép xây dựng mô hình 3D BIM, gán thuộc tính cho cấu kiện, và xuất dữ liệu khối lượng qua API sang Excel để phục vụ lập dự toán, tuy nhiên cần tuân thủ quy tắc tạo lập mô hình để đảm bảo dữ liệu chính xác.

  5. Tự động hóa đo bóc khối lượng BIM có thể áp dụng cho những công trình nào?
    Phù hợp với các công trình sử dụng vốn ngân sách nhà nước, đặc biệt là các công trình có quy mô vừa và nhỏ, nơi việc lập dự toán chính xác và nhanh chóng là cần thiết để quản lý chi phí hiệu quả.

Kết luận

  • Xác định 7 nhóm thông tin và 4 nguyên tắc đo bóc khối lượng bê tông theo quy định Việt Nam là nền tảng cho việc ứng dụng BIM trong đo bóc.
  • Đề xuất bộ mã hóa cấu kiện bê tông phù hợp với Định mức 10/2019 giúp tự động hóa và phân loại dữ liệu chính xác.
  • Sử dụng đúng loại đối tượng BIM trong Revit nâng cao chất lượng mô hình và kết xuất khối lượng.
  • So sánh kết quả đo bóc thủ công và tự động cho thấy độ chính xác cao, khẳng định tính khả thi của phương pháp.
  • Cần phát triển phần mềm tích hợp và đào tạo chuyên sâu để thúc đẩy ứng dụng BIM trong ngành xây dựng Việt Nam.

Tiếp theo, nghiên cứu sẽ tập trung vào phát triển add-in xuất dữ liệu khối lượng tương thích với phần mềm dự toán trong nước và mở rộng áp dụng cho các công tác xây dựng khác. Đề nghị các đơn vị liên quan phối hợp triển khai để nâng cao hiệu quả quản lý dự án xây dựng.