Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled 22 Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ 63(1) 1 2021 Đặt vấn đề Mô hình thông tin công trình (Building Information Modeling BIM) xuất hiện từ những năm 1970 và dần được biết đến rộng rãi khi Aut[.]
Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Ứng dụng BIM lập mơ hình thơng tin cơng trình cầu vượt dầm hộp thép liên hợp bê tông cốt thép ngã tư 550, tỉnh Bình Dương Ngơ Thanh Thủy1, 2, Nguyễn Quốc Chương1, Đỗ Minh Truyền1*, Nguyễn Trường Giang1, Nguyễn Xuân Việt1, Huỳnh Xn Tín1, Cơng ty TNHH Kỹ thuật Công nghệ V7 Trường Đại học Giao thông Vận tải, Phân hiệu TP Hồ Chí Minh Ngày nhận 22/6/2020; ngày chuyển phản biện 26/6/2020; ngày nhận phản biện 31/7/2020; ngày chấp nhận đăng 7/8/2020 Tóm tắt: Hiện hầu giới ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình (Building Information Modeling - BIM) lĩnh vực giao thông vận tải nhận thức cần thiết BIM xây dựng lợi ích to lớn mà BIM mang lại Việt Nam khơng nằm ngồi xu hướng đó, việc ứng dụng BIM kỳ vọng giúp ngành giao thông vận tải Việt Nam giải thách thức hướng tới phát triển bền vững Việc lập BIM chứng minh tính hiệu việc xây dựng quản lý thông tin suốt vòng đời dự án Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất ứng dụng BIM vào mô hình thơng tin cơng trình cầu vượt dầm hộp thép liên hợp bê tông cốt thép ngã tư 550, tỉnh Bình Dương Từ khóa: liệu mơ hình thơng tin cơng trình, kỹ thuật xây dựng, mơ hình thơng tin cơng trình, mức độ phát triển thơng tin Chỉ số phân loại: 2.1 Đặt vấn đề Mơ hình thơng tin cơng trình (Building Information Modeling - BIM) xuất từ năm 1970 dần biết đến rộng rãi Autodesk, công ty phần mềm Mỹ xuất báo cáo nghiên cứu khoa học kỹ thuật số xây dựng vào năm 1990 Đến nay, BIM trở thành công nghệ xây dựng chủ đạo nhiều nước giới Tại châu Âu, nước Anh, Phần Lan, NaUy, Hà Lan, Đan Mạch, Pháp, Úc, Đức ứng dụng BIM lĩnh vực đầu tư công xây dựng Trong châu Á, nước Hàn Quốc, Singapore… bắt buộc khu vực công phải ứng dụng BIM ngành xây dựng, họ xây dựng tiêu chuẩn lộ trình thực BIM Việt Nam ban hành Quyết định số 1057/ QĐ-BXD hướng dẫn tạm thời áp dụng mơ hình BIM giai đoạn thí điểm tổ chức chương trình đào tạo BIM cho kỹ sư xây dựng đơn vị quản lý BIM áp dụng nhiều lĩnh vực thiết kế, xây dựng quản lý dự án để giải vấn đề lãng phí vật liệu, suất thấp trao đổi thông tin BIM xác định tất thơng tin liên quan đến tồn vịng đời cơng * trình, từ lập kế hoạch thiết xây dựng, vận hành bảo trì, mặt công nghệ xây dựng, sản xuất, quản lý sử dụng Mơ hình BIM tạo cấu trúc ảo xây dựng với liệu hình học 3D liệu phi hình học thơng tin thuộc tính BIM giúp giảm từ đến 20% chi phí đầu tư ban đầu khoảng 30% tổng chi phí vận hành bảo trì Bài viết trình bày BIM giai đoạn thiết kế cho cầu vượt ngã tư 550, tỉnh Bình Dương dầm thép hộp liên hợp bê tông cốt thép Cầu mô theo mơ hình thơng tin 3D đến bước thiết kế kỹ thuật (LOD 350) để quản lý khối lượng vật liệu thực tế ảo Mơ hình dự án BIM giúp kiểm sốt chi phí chi, thi cơng an tồn vận hành hiệu Xây dựng mơ hình Thiết kế phương án cầu mơ hình 3D Mơ hình BIM mở quan điểm quản lý vòng đời dự án Phần mềm Revit sản phẩm Autodesk sử dụng nghiên cứu Mơ hình thơng tin 3D áp dụng cho toàn dự án cầu vượt dầm hộp thép liên hợp bê tông cốt thép ngã tư 550, Tác giả liên hệ: Email: dominhtruyen10497@gmail.com 63(1) 1.2021 22 350) để quản lý khối lượng vật liệu thực tế ảo Mơ hình dự án BIM giúp kiểm 350) quản vậtvà liệu vàhành thực hiệu tế ảo.quả Mơ hình dự án BIM giúp kiểm sốt chiđểphí chi,lý thikhối cơnglượng an tồn vận sốt chi phí chi, thi cơng an tồn vận hành hiệu Xây dựng mơ hình Xây dựng mơphương hình án cầ Thiết kế Khoa học Kỹ thuật Công nghệ ằng ô hình 3D Thiết phương ánnhững cầ ằng hình 3Dvề quản lý vịng đời Mơ hìnhkếBIM mở quan điểm Mơ hình BIM mở quan điểm quản lý vòng đời dự án ần mềm Revit sản phẩm Autodesk sử dụng dự án.cứu ần mềm Revitthông phẩm củấpAutodesk sử dự dụng nghiên Mơ hình tin sản 3D dụng cho tồn án cầu BIM application for the steel box girder overpass with reinforced concrete slabs at 550 crossroad, Binh Duong province tỉnh Bình Dương (hình 1) gồm nhịp 40 m, bề rộng tồn nghiên cứu Mơ hình thơng tin 3Dcốt đãthép dụng cho tỉnh tồnBình dự án cầu vượt hợp tông tạiáp ngã tư 550, cầudầm 16hộp m thép Mơliên hình dựa bê vẽ 2D sử dụng đểDương bóc thép 40 liênm, hợp tơngcầu cốt16 thép ngã tư 550, tỉnh Bình Dương ( vượt ình 1)dầm gồmhộp nhịp bềbản rộngbêtồn m.tại Mơ hình dựa vẽ 2D tách khối lượng, đấu thầu xây dựng sau để thi cơng ( ình gồmđể5bóc 40 khối m, bềlượng, rộng tồn cầu xây 16 m Mơvà hình vẽvà2D sử1) dụng đấu thầu dựng saudựa để thibản cơng vận hành.nhịptách sử dụng để bóc tách khối lượng, đấu thầu xây dựng sau để thi cơng vận hành vận hành Thanh Thuy Ngo1, 2, Quoc Chuong Nguyen1, Minh Truyen Do1*, Truong Giang Nguyen1, Xuan Viet Nguyen1, Xuan Tin Huynh1, 2 V7 Engineering and Technology Company Limited Co.Ltd University of Transport and Communications, Campus in Ho Chi Minh city Received 22 June 2020; accepted August 2020 Abstract: Currently, most countries in the world have applied BIM (Building information modeling) in the transportation field thank to being aware of the need for BIM in construction, and the great benefits brought by BIM Vietnam is also not outside of that trend, the application of BIM in the transport sector is expected to help Vietnam’s transportation industry to address challenges and move towards sustainable transport development BIM has proven effectiveness in building and managing information during the project life cycle In this study, the authors propose the BIM application for the steel box girder overpass with reinforced concrete slabs at 550 crossroad, Binh Duong province Keywords: BIM (Building information modeling), BIM data, construction engineering, Level of Development (LOD) Classification number: 2.1 Hình Mơ hình 3D3D cầucầu vượt ngã ngã tư 550, tỉ Bình Dương Hình1.1 Mơ hình vượt tư 550, tỉnh Bình Dương hìnhhình 3D 3D kiểm sửa lỗi q trình thiết kế HìnhMơ Mơ cầugiúp vượt ngã tra tư 550, tỉ cácBình Dương giúp kiểm q Mơhình 3D kiểm tratìm vàtra sửavà cácsửa lỗi quábộ trình thiết TrongMơ ình 2,hình một3D số lỗi thiếtgiúp kế thấy thiết kếlỗi sơ cấu tạo trụ,kế trình Trong 2,được lỗi thiết kếvàkếđã tìm Trong ình trực 2,kế sốtrên lỗi thiết kế đã3D thấy thiết sơ bộtính cấu tạo trụ, sửathiết đổi tiếp mơhình hình với tìm tọasốđộ, kích thước thuộc thấy thiết kếtrênsơ cấu tạo trụ, sửa đổithuộc trựctínhtiếp đổivẽtrực mơbộ hình 3D vớihạn tọa độ,được kích thước xác mà sửa ởtrong 2D tiếp truyền thống nhiều chế [1] mơ hình 3D với tọa độ, kích thước thuộc tính xác mà vẽ 2D truyền thống nhiều hạn chế [1] xác mà vẽ 2D truyền thống nhiềuSau hạn chế [1] Trước Trước Sau Hình Hình dạng trụ cầu thay đổi mơ hình 3D HìnhMơ Hình dạng trụcác cầu đổicốt mơcủa hình 3D.bộ dự án mố, hình 3D cho kếtđược cấu thay bê tơng thép tồn Hình Hình dạng trụ cầu thay đổi mơ hình 3D trụ, lan can, gờ chắn, mặt cầu, cọc khoan nhồi, giúp việc traán số lượng Mơ hình 3D cho kết cấu bê tơng cốt thép tồnkiểm dự mố, trụ, Mơ lan can, gờ chắn, mặt cầu, cọc khoan nhồi, giúp việc kiểm tra số lượng hình 3D cho kết cấu bê tơng cốt thép tồn dự án mố, trụ, lan can, gờ chắn, mặt cầu, cọc khoan nhồi, giúp việc kiểm tra số lượng cách bố trí cốt thép, kiểm tra xung đột, trích xuất khối lượng bê tơng cốt thépbốnhanh chóng cách trí cốtvà thép, kiểmxác tra xung đột, trích xuất khối lượng bê tơng cốt thép nhanh chóng xác Trước Sau Hình Kiểm tra xử lý xung đột thép mơ hình 3D Hình Kiểm tra xử lý xung đột thép mơ hình 3D Hình cho thấy, vị trí cốt thép trụ cắt xử lý trực tiếp mơ hình 3D, so với vẽ 2D lỗi khó phát Chính vậy, 63(1) 1.2021 việc23 phát xung đột mô hình BIM giúp kiểm tra báo cáo lỗi mơ hình cách hiệu quả, giảm rủi ro thiết kế Đối với thiết kế 2D truyền thống, lỗi thường phát bước thi công; bây giờ, với công Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Hình cho thấy, vị trí cốt thép trụ cắt xử lý trực tiếp mơ hình 3D, so với vẽ 2D lỗi khó phát Chính vậy, việc phát xung đột mơ hình BIM giúp kiểm tra báo cáo lỗi mơ hình cách hiệu quả, giảm rủi ro thiết kế Đối với thiết kế 2D truyền thống, lỗi thường phát bước thi công; bây giờ, với công cụ phát xung đột mơ hình BIM, chúng dễ dàng phát bước thiết kế [2, 3] Điều dẫn đến tiết kiệm thời gian, vật liệu lực lượng lao động để khắc phục lỗi xây dựng Dynamo giúp trì ý tưởng thiết kế ban đầu cải thiện trình chuyển đổi từ ý tưởng thành thiết kế sau Cụ thể, vấn đề tạo dựng hình học phức tạp, thiết kế tinh vi, thực thao tác lặp giải Từ đó, phương án thiết kế đánh giá cách xác thời gian ngắn Vì vậy, việc thiết kế chi tiết mố sử dụng Dynamo có lợi việc thực hai nhiệm vụ: tùy biến đối tượng hình học tham số giao tiếp với sở liệu Trong giai đoạn thiết kế, việc kết hợp Dynamo Revit thực phù hợp, Revit xem sở liệu với đầy đủ tham số hình học [5, 6] Thiết kế kỹ thuật thi cơng (LOD 350) Mơ hình BIM thể cách xác mức độ rõ ràng thông tin độ chi tiết kết cấu dầm chủ, mố, trụ, cọc… thể rõ số lượng, kích thước, hình dáng, vị trí, hướng liên kết với hệ thống khác công trình [4] Các thơng tin phi hình học đặc tính sản phẩm, thơng số kỹ thuật đưa vào mơ hình bước thiết kế kỹ thuật thi cơng (LOD 350) Cung cấp đủ thơng tin để bóc tách khối lượng xác xuất đầy đủ vẽ 2D phân chia giai đoạn thi cơng (hình 4) Hình Cấu tạo chi tiết mố cầu sử dụng lập trình Dynamo Hình Cấu tạo chi tiết dầm thép bước LOD 350 Cấu tạo chi tiết dầm thép bước thiết kế kỹ thuật thi công (LOD 350) với thông số kỹ thuật số lượng sườn tăng cường, đinh neo, diện tích đường hàn (hình 5), cung cấp đủ thơng tin để thực thi công công trường Hệ thống nước cầu thiết kế bố trí hợp lý (hình 7) Một số hạng mục liên quan đến hệ thống ống thoát nước, hố ga, lưới chắn rác… xây dựng quản lý thông tin liệu cách chặt chẽ, có hệ thống, góp phần phục vụ cho giai đoạn khai thác, vận hành bảo trì [7] Hình Thiết kế hệ thống nước cầu Hình Cấu tạo chi tiết dầm thép đỉnh trụ Mơ hình mố cầu bố trí cốt thép chi tiết việc sử dụng lập trình Dynamo phần mềm Revit (hình 6) Dynamo giải pháp nhằm nâng cao tính hiệu việc áp dụng BIM vào giai đoạn thiết kế dự án Phương pháp thiết kế tham số sử dụng cơng cụ lập trình trực quan 63(1) 1.2021 Ngoài ra, số cấu kiện gối cầu, panel, khe co giãn, gờ lan can… thiết kế chi tiết gán tham số kỹ thuật, thông tin phi hình học vào mơ hình Từ đó, cung cấp đầy đủ thông tin cấp bê tông, loại thép, kích thước… phục vụ cho việc bóc tách khối lượng dễ dàng hình dung cấu kiện thi cơng ngồi cơng trường (hình hình 9) 24 Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ Hình Cấu tạo chi tiết gối cầu panel tường chắn Ứng dụng BIM vào việc đo bóc khối lượng cơng trình có ưu điểm vượt trội liên kết trao đổi thơng tin chiều với phần mềm khác Microsoft Excel, Project… Nếu q trình tính tốn có thay đổi thiết kế, tự điều chỉnh lại thay đổi khối lượng đo bóc tự động cập nhật thơng tin thay đổi đó, sai sót q trình xác định, tính tốn khối lượng cấu kiện giảm đến mức tối thiểu Bên cạnh đó, thời gian cần thiết phục vụ cho cơng tác đo bóc khối lượng giảm cách đáng kể [9, 10] Như hình 12 cho biết cấu tạo chi tiết mặt cầu bố trí cốt thép gán tham số kỹ thuật Hình 13 hình 14 bảng xuất khối lượng, cho biết loại thép, chiều dài, khối lượng số lượng cốt thép cần bố trí Hình Cấu tạo chi tiết khe co giãn gờ lan can Đo bóc khối lượng cơng trình xây dựng Đo bóc khối lượng có vai trị quan trọng nhu cầu thiết yếu triển khai dự án xây dựng Dự án cầu vượt ngã tư 550, tỉnh Bình Dương bao gồm nhiều hạng mục mố, trụ, dầm chủ, lan can… hạng mục gồm nhiều công tác khác nhau, ứng với cơng tác có khối lượng tương ứng để hồn thành việc thi cơng [8] Hình 12 Mơ hình mặt cầu Mơ hình trụ cầu bố trí cốt thép chi tiết đưa thơng tin phi hình học vào mơ hình, giúp việc bóc tách khối lượng trở nên dễ dàng (hình 10 hình 11) Hình 10 Mơ hình trụ cầu bố trí cốt thép trụ Hình 13 Bảng khối lượng cốt thép mặt cầu xuất từ Revit Hình 13 Bảng khối lượng cốt thép mặt cầu xuất từ Revit Hình 11 Bảng khối lượng cốt thép trụ xuất từ Revit Hình 14.14 Bảng khối lượng bảnbản mặt cầucầu tồn cầucầu xuất từ từ Revit Hình Bảng khối lượng mặt tồn xuất Revit Mơ 3D Mơ hình cầu nhập vào phần mềm mô 3D với thiết kế trực quan để phân tích hiệu ứng hình ảnh, mà khơng phải xây dựng lại mơ hình Kết 63(1) 1.2021 25thực tế cao hiệu ứng đặc biệt giúp cho người thiết dễ dàng xuất thiết kế c ủ đầu tư thấy dự án sau hồn thiện Với cơng nghệ này, việc phân tích lưu lượng giao thông việc cung cấp thông tin phục Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Mơ phỏng 3D Mơ hình cầu nhập vào phần mềm mô 3D với thiết kế trực quan để phân tích hiệu ứng hình ảnh mà khơng phải xây dựng lại mơ hình Kết xuất thực tế cao hiệu ứng đặc biệt giúp cho người thiết dễ dàng thiết kế chủ đầu tư thấy dự án sau hồn thiện Với cơng nghệ này, việc phân tích lưu lượng giao thơng việc cung cấp thông tin phục vụ quản lý giao thơng phạm vi cơng trình trở nên dễ dàng (hình 15) [11, 12] High-Speed RailwayLot No 4-2, The International Association for Automation and Robotics in Construction, Seoul, Korea [2] Wenping Liu, Hongling Guo, Heng Li and Yan Li (2014), “Using BIM to improve the design and construction of bridge projects: a case study of a long-span steel-box arch bridge project”, Int J Adv Robot Syst., 11, pp.1-11, DOI:10.5772/58442 [3] Zita Sampaio (2015), “The introduction of the BIM concept in civil engineering curriculum”, International Journal of Engineering Education, 31(1B), p.305 [4] Bộ Xây dựng (2017), Quyết định 1057/QĐ-BXD công bố hướng dẫn tạm thời áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) giai đoạn thí điểm [5] Nguyễn Mạnh Tuấn (2018), “Ứng dụng Dynamo cho dự án BIM giai đoạn thiết kế ý tưởng”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 12(1), tr.71- 76 [6] Jaehyun Park, Hyundong Lee, Pilljae Kwak (2015), “Case study on the application of BIM in Korea’s civil engineering and improvement of interoperability of BIM models”, International Journal of Software Engineering and Its Applications, 10, pp.29-38 [7] K Sears, G Sears, and R Clough (2008), Construction Project Management: A Practical Guide to Field Construction Management (5th Edition), John Wiley and Son, Inc., Hoboken, New Jersey Hình 15 Mơ giao thơng nút giao ngã tư 550, tỉnh Bình Dương Kết luận Việc ứng dụng BIM lập mơ hình thơng tin cầu vượt dầm hộp thép ngã tư 550, tỉnh Bình Dương, đặc biệt giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi cơng (LOD 350) giúp kỹ sư hồn thành thiết kế, mơ quản lý thơng tin giai đoạn dự án Ngoài ra, BIM cịn giúp cho đơn vị quản lý có nhìn trực quan cơng trình, với cách tiếp cận BIM giúp nhóm thiết kế chỉnh sửa giai đoạn thiết kế sơ thiết kế kỹ thuật mà bắt đầu công việc lại từ đầu Kết triển khai thực tế cầu vượt 550, tỉnh Bình Dương chứng minh tính khả thi việc ứng dụng BIM lĩnh vực giao thơng vận tải, góp phần vào việc áp dụng rộng rãi BIM dự án cầu Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hyun Cho, Ki Hwan Lee, Song Hyon Lee, Ta Lee, Hyun Jun Cho, Sung Hoon Kim, Sang Hyeok Nam (2011), Introduction of Construction Management Integrated System Using BIM in the Honam 63(1) 1.2021 [8] Hồ Văn Võ Sĩ, Hoàng Nhật Đức, Vũ Duy Thắng Nguyễn Thị Bích Thủy (2016), “Ứng dụng mơ hình thơng tin xây dựng (BIM) vào việc đo bóc khối lượng cơng trình xây dựng”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Duy Tân, 4(17), tr.68-74 [9] Yanran Wang, Gougang Wang, Jingru Wang (2017), Research on the Application of BIM Technology in the Project Management of Hospital Construction, The Pacific Association of Quantity Surveyors, http://www.paqs.net/node/151 [10] Huỳnh Xuân Tín, Đỗ Minh Truyền, Nguyễn Xuân Việt, Nguyễn Trường Giang, Bùi Vĩ Võ Minh Khoa (2019), Nghiên cứu lập mơ hình thơng tin cơng trình cầu cho bước thiết kế kết cấu nhịp cầu vượt ngã tư 550 - Bình Dương, Nhà xuất Giao thơng Vận tải, tr.3-7 [11] Adam Strafaci (2008), “What does BIM mean for civil engineers? Road and highway projects can benefit from design using building information modeling”, CE NEWS, 10, pp.62-65 [12] Nguyễn Việt Hùng (2015), Nghiên cứu xây dựng lộ trình áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) nhằm nâng cao hiệu thiết kế, xây dựng quản lý cơng trình Việt Nam, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài khoa học mã số RD 03-14, Bộ Xây dựng 26 ... 2.1 Hình Mơ hình 3D3D cầucầu vượt ngã ngã tư 550, tỉ Bình Dương Hình1 .1 Mơ hình vượt tư 550, tỉnh Bình Dương hìnhhình 3D 3D kiểm sửa lỗi q trình thiết kế HìnhMơ Mơ cầugiúp vượt ngã tra tư 550,. .. province tỉnh Bình Dương (hình 1) gồm nhịp 40 m, bề rộng tồn nghiên cứu Mơ hình thơng tin 3Dcốt đ? ?thép dụng cho tỉnh tồnBình dự án cầu vượt hợp tông tại? ?p ngã tư 550, cầudầm 1 6hộp m thép M? ?liên hình. .. Hoboken, New Jersey Hình 15 Mơ giao thơng nút giao ngã tư 550, tỉnh Bình Dương Kết luận Việc ứng dụng BIM lập mơ hình thơng tin cầu vượt dầm hộp thép ngã tư 550, tỉnh Bình Dương, đặc biệt giai