Đang tải... (xem toàn văn)
Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue 8 (10/2021), 908 919 908 Transport and Communications Science Journal APPLICATION OF BUILDING INFORMATION MODELING IN VIETNAMESE BRIDGE CONS[.]
Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (10/2021), 908-919 Transport and Communications Science Journal APPLICATION OF BUILDING INFORMATION MODELING IN VIETNAMESE BRIDGE CONSTRUCTION Nguyen Dac Duc1*, Quach Thanh Tung2 University of Transport and Communications, No Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam WSP Finland Ltd, TS2-12.02 The Tresor Building, 39 Ben Van Don, Ward 12, District 4, Ho Chi Minh City, Vietnam ARTICLE INFO TYPE: Research Article Received: 15/07/2021 Revised: 28/09/2021 Accepted: 05/10/2021 Published online: 15/10/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.8.5 * Corresponding author Email: ngdacduc@utc.edu.vn; Tel: +84904133791 Abstract In the traditional design process, using plane drawings (usually CAD2D) as the main tool for expressing design ideas Traditional plane drawings are often not related to general structure and management To highlight the the detail of structure, engineers use front views, plan views, cross sections, notes,etc so it is sometimes difficult to visualize the shape of structure as well as unpredictable clash Using Building Information Modeling (BIM), construction are shown on a 3D modeling, with paramatric of geometry, materials, and 2D drawings will be created from the 3D model This helps project participants have an overall 3D shape of the structure, adjust the design and clash detections from period of making model In Vietnam, the application of BIM for bridge is still quite new, an important reason is that the project participants are still quite doubting about the BIM process and has some compared to the traditional process, in addition, the human and the information technology infrastructure have not been invested, leading to invest much fund in hardwares, softwares in the BIM ecosystem The article would like to share about the working process when applying BIM for bridge construction, and find out the difficulties, challenges and solutions to promote the application BIM fully, synchronously and effectively Keywords: building information modeling, bim, bim ecosystem, information technology, BIM workflow © 2021 University of Transport and Communications 908 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (10/2021), 908-919 Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THƠNG TIN CƠNG TRÌNH (BIM) TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM Nguyễn Đắc Đức1*, Quách Thanh Tùng2 Trường Đại học Giao thông vận tải, số Cầu Giấy, Hà Nội Công ty WSP Finland, TS2-12.02 Tầng 12, Tòa nhà Tresor, 39 Bến Vân Đồn, Phường 12, Quận 4, thành phố Hồ Chí Minh THƠNG TIN BÀI BÁO CHUN MỤC: Cơng trình khoa học Ngày nhận bài: 15/07/2021 Ngày nhận sửa: 28/09/2021 Ngày chấp nhận đăng: 05/10/2021 Ngày xuất Online: 15/10/2021 https://doi.org/10.47869/tcsj.72.8.5 * Tác giả liên hệ Email: ngdacduc@utc.edu.vn; Tel: +84904133791 Tóm tắt Trong quy trình thiết kế truyền thống, sử dụng vẽ mặt phẳng (thường CAD2D) cơng cụ để thể ý tưởng thiết kế Các vẽ 2D theo thiết kế truyền thống thường khơng có liên hệ mặt không gian quản lý Để thể thiết kế cơng trình kỹ sư dùng vẽ mặt đứng, mặt bằng, mặt cắt, ghi đơi khó khăn việc hình dung hình dạng khơng gian kết cấu khó lường trước xung đột cơng trình Với mơ hình thơng tin cơng trình (Building Information Modeling - BIM), cơng trình xây dựng thể mơi trường 3D, có thuộc tính hình học, vật liệu vẽ 2D tạo từ mơ hình 3D việc giúp bên tham gia dự án có hình ảnh 3D tổng thể cơng trình, điều chỉnh thiết kế xử lý xung đột từ xây dựng mơ hình Tại Việt Nam, việc ứng dụng BIM cho cơng trình cầu cịn mẻ, lý quan trọng đơn vị tham gia dự án cịn hồi nghi quy trình áp dụng BIM tính khả thi so với thiết kế truyền thống, bên cạnh đội ngũ nhân lực hạ tầng cơng nghệ thơng tin cịn chưa đầu tư mức dẫn đến cần chi phí đầu tư ban đầu lớn phần cứng phần mềm hệ sinh thái BIM Bài viết xin chia sẻ quy trình làm việc ứng dụng BIM cho cơng trình cầu, đồng thời nêu khó khăn thách thức giải pháp nhằm thúc đẩy trình áp dụng BIM đầy đủ, đồng hiệu Từ khóa: Mơ hình thơng tin cơng trình, BIM, cơng trình cầu, hệ sinh thái BIM, cơng nghệ thơng tin, quy trình làm việc theo BIM © 2021 Trường Đại học Giao thơng Vận tải 909 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (10/2021), 908-919 ĐẶT VẤN ĐỀ Áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) xu tất yếu điều kiện phát triển khoa học công nghệ, cách mạng công nghiệp 4.0 nhằm nâng cao chất lượng, hiệu lực cạnh tranh ngành xây dựng nói chung ngành xây dựng cơng trình giao thơng nói riêng Các thực thể tham gia Ngành giao thơng vận tải cần đẩy nhanh q trình áp dụng công nghệ thông tin vào khâu, giai đoạn đầu tư xây dựng nhằm tăng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công, giảm giá thành đặc biệt quản lý liệu công trình xun suốt từ giai đoạn thiết kế, thi cơng đến hết tuổi tuổi thọ tiến hành phá dỡ thay cơng trình Số liệu thống kê từ năm 1997 đến năm 2017 cho thấy, máy tính tăng tốc độ xử lý tính tốn tới 10 nghìn lần, lĩnh vực chế tạo tăng suất tới 65% ngành xây dựng suất tăng 10% vòng 20 năm, [1] Ở nhiều nước giới, tùy thuộc điều kiện cụ thể mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) áp dụng ngày rộng rãi lĩnh vực xây dựng với cấp độ khác nhờ tính hiệu so với phương pháp truyền thống Đây điều kiện thuận lợi để đúc kết kinh nghiệm áp dụng BIM lĩnh vực xây dựng cơng trình nói chung, cơng trình giao thơng vận tải nói riêng Năm 2008, Hoa Kỳ thành lập Hội đồng dự án BIM, đồng thời công bố tiêu chuẩn quốc gia BIM chuẩn bị công bố phiên tiêu chuẩn Tiêu chuẩn quốc gia gồm dẫn theo cấp độ A, B, C Ở Na Uy, Phần Lan yêu cầu sử dụng BIM cho dự án đầu tư công từ năm 2007 Tháng năm 2011, Chính phủ Anh cơng bố chiến lược lộ trình áp dụng BIM, theo năm 2012 áp dụng thử số dự án công, đẩy mạnh áp dụng BIM cách rộng rãi từ năm 2013 đến 2015 tiến tới từ năm 2016 tất dự án đầu tư công có vốn đầu tư từ triệu bảng áp dụng BIM giai đoạn phù hợp Ở Việt Nam, pháp lý áp dụng BIM Luật Xây dựng số 50/2014/QH13, thông qua, ngày 22/12/2016 [2] Luật Xây dựng sửa đổi số 62/2020/QH14, Nghị định 10/2021/NĐ-CP quản lý chi phí đầu tư xây dựng, Nghị định 15/2021/NĐ-CP quản lý dự án, Thông tư số 09/2019/TT-BXD ngày 26/12/2019 Bộ Xây dựng, Hướng dẫn xác định quản lý chi phí đầu tư xây dựng, Thông tư số 12/2021/TT-BXD ngày 31/08/2021 Bộ Xây dựng việc ban hành định mức xây dựng có đề cập đến chi phí cho dự án áp dụng BIM Việc áp dụng hệ thống thông tin cơng trình hoạt động đầu tư xây dựng, quản lý hệ thống thơng tin cơng trình nội dung quản lý dự án đầu tư xây dựng đưa vào Luật xây dựng Chính phủ phê duyệt Đề án áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình theo Quyết định số 2500/QĐ-TTg bước ngoặt quan trọng cho việc áp dụng BIM khoản nêu rõ “nhà nước có sách khuyến khích nghiên cứu, áp dụng khoa học cơng nghệ tiên tiến, ứng dụng công nghệ thông tin hoạt động đầu tư xây dựng” [3] Ngày tháng năm 2021, Bộ xây dựng ban hành Quyết định số 347/QĐ-BXD 348/QĐ-BXD “Công bố Hướng dẫn chi tiết Hướng dẫn chung áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM)” cơng trình dân dụng hạ tầng kỹ thuật đô thị, [4] Với trình hình thành dự án theo cách tiếp cận truyền thống, giai đoạn Thiết kế sơ (thiết kế sở) liệu cơng trình hình thành cung cấp mức độ giới hạn, đến giai đoạn dự án (Thiết kế kỹ thuật/Thiết kế vẽ thi công) cung cấp thông tin chi tiết cơng trình thường phát sinh xung đột làm tăng chi phí điều chỉnh thiết kế chi phí làm lại Đối với Quy trình thiết kế ưu tiên hay thiết kế áp dụng BIM, giai 910 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (10/2021), 908-919 đoạn Thiết kế sơ thơng tin cơng trình cung cấp cách đầy đủ tránh các xung đột, phát sinh điều chỉnh thiết kế giai đoạn Việc địi hỏi chi phí thiết kế ban đầu lớn khả tác động đến chi phí thiết kế giai đoạn giảm dần, thể Hình Hình Đánh giá trình hình thành dự án [1] Đánh giá giá trị cung cấp thông tin, với cách tiếp cận truyền thống thơng tin cung cấp có giá trị tập trung giai đoạn toán bàn giao cơng trình, cơng trình đưa vào vận hành khai thác việc khai thác giá trị thông tin hạn chế Với cách tiếp cận theo BIM, giá trị thông tin cung cấp, sử dụng tăng dần hết vịng đời khai thác cơng trình, thể Hình Hình So sánh giá trị cung cấp thông tin thiết kế truyền thống thiết kế theo BIM [1] Qua ta thấy việc ứng dụng BIM mang lại lợi ích thiết thực đầu tư xây dựng cơng trình, số cơng trình dân dụng giao thơng áp dụng công nghệ BIM cho thấy hiệu rõ rệt như: Dự án cơng trình trụ sở làm việc Chỉnh phủ văn phịng Chính phủ, Cơng trình đầu tư xây dựng trụ sở - Tập đoàn viễn thơng qn đội Vietel Hà Nội, Tịa nhà Landmark 81 TP Hồ Chí Minh, cơng trình cầu Rào cầu Hồng Văn Thụ TP Hải Phịng, cầu Cửa Đại Quảng Ngãi, cầu Đầm Vạc Vĩnh Phúc Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ BIM ngành xây dựng dân dụng triển khai sớm tính phổ biến cập nhật tốt so với lĩnh vực xây dựng cơng trình giao thơng nói chung cơng trình cầu nói riêng mà số dự án dùng lại việc áp dụng BIM giai đoạn thiết kế Do cần có nghiên cứu để làm rõ khái niệm, hình 911 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (10/2021), 908-919 thức BIM, thành phần tham gia quy trình BIM khả áp dụng dự án đầu tư xây dựng cơng trình cầu đề xuất giải pháp nhằm thúc đẩy trình áp dụng BIM rộng rãi hiệu QUY TRÌNH THỰC HIỆN ÁP DỤNG BIM 2.1 Khái niệm BIM Mơ hình thơng tin cơng trình BIM (Building Information Modeling) bước tiến gần đến lối suy nghĩ tự nhiên Ký ức xây dựng thơng qua hình ảnh mà tâm trí chụp dạng 3D kết hợp với thông tin ngày tháng, màu sắc, cảm giác, mùi vị Nói tóm lại, suy nghĩ hình ảnh 3D có ngữ cảnh Những khái niệm ban đầu BIM có từ thập kỷ trước Năm 1975 Chuck Eastman đưa định nghĩa BIM, khái niệm nguyên gốc ban đầu “Hệ thống mơ tả cơng trình/Building description system”, Mơ hình thơng tin sở hạ tầng/Civil Information Model, Mơ hình hóa thơng tin cơng trình/Building Information Model, [5] Được chấp nhận nhiều nơi giới tổ chức khác nhau, khái niệm BIM Uỷ ban Tiêu chuẩn BIM Mỹ (National BIM Standard) định nghĩa sau: "Mô hình thơng tin cơng trình biểu diễn số thuộc tính vật lý chức cơng trình, chia sẻ nguồn tri thức thơng tin cơng trình, tạo sở đáng tin cậy cho định suốt vòng đời từ ý tưởng ban đầu dỡ bỏ nó" Tại Quyết định số 348/QĐ-BXD ngày tháng năm 2021, khái niệm BIM hiểu “việc sử dụng tiến công nghệ thông tin để số hố thơng tin cơng trình thể thơng qua mơ hình khơng gian ba chiều (3D) nhằm hỗ trợ q trình thiết kế, thi cơng, quản lý vận hành cơng trình”, [4] BIM cho phép xây dựng cơng trình ảo trước đến cơng trình thực tế Bằng cách này, đối tác tham gia dự án xem xét đánh giá hiệu trước thực Giải vấn đề liên quan giai đoạn ban đầu dự án, đạt kết tiết kiệm đáng kể mặt thời gian, chi phí Với khái niệm này, cơng nghệ BIM áp dụng cho phần áp dụng đến tất khâu từ lập dự án, thiết kế sở, thiết kế kỹ thuật/thiết kế kỹ thuật thi công, thi công, quản lý bảo trì khai thác trọn vịng đời cơng trình cầu với tất chủ thể tham gia Chủ đầu tư, Tư vấn thiết kế, Nhà thầu, đơn vị Quản lý bảo trì 2.2 Các hình thức BIM Thực chất BIM xoay quanh mơ hình 3D chính, nhiên với phát triển khoa học phần mềm ứng dụng ngày có BIM 4D, BIM 5D, BIM 6D, BIM 7D…BIM 3D kết cấu cơng trình mơ hình khơng gian 3D với thuộc tính chi tiết BIM 4D mơ hình phát triển lên từ mơ hình BIM 3D kết hợp thêm môn quản lý thời gian hay tiến độ thi cơng cơng trình BIM 5D khai thác thông tin từ BIM 3D, 4D để lập dự tốn, tốn cho cơng trình BIM 6D xây dựng từ thơng tin mơ hình kết hợp thêm mơn kiểm sốt yếu tố hao phí vận hành cơng trình, tương tự BIM 7D thêm thông tin vật liệu sử dụng cho cơng trình phục vụ việc quản lý, khai thác vịng đời dự án Các hình thức BIM cơng trình cầu bao gồm xây dựng mơ hình 3D ban đầu, tiếp tục cập nhật mơ hình 3D với đầy đủ thơng số kích thước hình học, cốt thép từ mơ hình 3D xuất vẽ 2D tập tin IFC phục vụ công tác chế tạo, thi công lắp đặt Tiếp tục cập nhật vào mơ hình 3D tiến độ thi cơng, dự tốn chi phí tu bảo dưỡng khai thác ta có BIM 4D, BIM 5D, BIM 6D Các thơng tin loại vật liệu, tiêu lý cập nhật thơng 912 Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 72, Số (10/2021), 908-919 tin suốt q trình thực dự án ta có mơ hình BIM 7D Mơ hình cơng trình cập nhật dần theo q trình hình thành đầy đủ thơng tin thuận lợi cho việc quản lý từ hình thành dự án đến hết vịng đời khai thác cơng trình cầu 2.3 Quy trình làm việc (BIM Workflow) Giai đoạn đầu tiến hành thiết kế sơ phác hay phác thảo ý tưởng sau tiếp nhận liệu địa hình, địa chất, thủy văn yêu cầu thiết kế Sau thống phương án kiến trúc, kết cấu tiến hành mơ hình chi tiết phận kết cấu theo phương án giai đoạn thiết kế Chia sẻ thiết kế với bên liên quan dự án, phát xử lý va chạm địa hình, va chạm với cơng trình hữu, va chạm cấu kiện, va chạm cốt thép Thống kê khối lượng, mơ trình tự xây dựng, quản lý mơ hình BIM ngồi cơng trường Kết thúc giai đoạn thi cơng tiến hành bàn giao cơng trình, chuyển giao dự án cho đơn vị quản lý sử dụng Hình Quy trình áp dụng BIM cho dự án [4] 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình áp dụng BIM 2.4.1 Quy trình: Sự cần thiết phải tăng cường hợp tác đối tác tham gia dự án đòi hỏi thay đổi cách thức chia sẻ, truyền đạt, chuyển giao quản lý thông tin dự án Như vậy, thành phần thiết yếu để triển khai thực BIM thành cơng xác định quy trình cơng việc phù hợp với dự án xây dựng áp dụng BIM 2.4.2 Chính sách: Nếu khơng có tập hợp Tiêu chuẩn thông số kỹ thuật xác định rõ ràng, thông tin tạo cách sử dụng công nghệ BIM áp dụng cách hiệu Các sách thiết lập sở cho phát triển trao đổi mơ hình BIM Các đặc tả kỹ thuật có liên quan đến BIM cần phải đưa vào tài liệu lập, hướng dẫn dự án, hợp đồng từ giai đoạn lập kế hoạch dự án 2.4.3 Con người: Khả người tham gia suốt trình thực dự án ảnh hưởng đến mục tiêu đạt dự án sử dụng BIM Vì vậy, việc tổ chức đào tạo đầy đủ hỗ trợ kịp thời cho thành viên tham gia nhóm sử dụng BIM chìa khóa cho thành cơng lâu dài chương trình khai thác, sử dụng BIM 2.4.5 Công nghệ: Lựa chọn cơng cụ q trình vận hành BIM gặp phải khó khăn Các yếu tố phần cứng, phần mềm, qui trình trao đổi liệu lưu trữ phải cấu hình cách, theo dõi liên tục điều chỉnh cần thiết để phù hợp với phát triển thông số dự án tiêu chuẩn thực hành 2.4.6 Quản trị BIM: Đây nói cơng việc quan trọng giúp đảm bảo việc vận hành hệ thống BIM có thành công hiệu hay không Người đứng vai trò quản trị BIM phải 913 Transport and Communications Science Journal, Vol 72, Issue (10/2021), 908-919 xác định yêu cầu liên quan đến BIM dự án thông qua bốn thành phần cốt lõi trên, hỗ trợ việc quản lý giúp cho nhân tố làm việc đồng suốt q trình thực dự án Việc coi BIM công cụ tiêu chuẩn cho phép bạn cải thiện việc lập kế hoạch, thi cơng, qui trình tác nghiệp khác chi phí, thời gian, chất lượng chắn vận hành Điều tăng hiệu giảm rủi ro thực dự án VÍ DỤ ÁP DỤNG BIM TẠI CẦU THỦ THIÊM 2, TP.HỒ CHÍ MINH 3.1 Giới thiệu chung dự án Cầu Thủ Thiêm nối từ đường Tôn Đức Thắng, khu vực Ba Son, thuộc Quận qua Khu Đô thị Thủ Thiêm phía Quận Điểm đầu tuyến nút giao đường Tôn Đức Thắng – Lê Duẩn, điểm cuối tuyến kết nối vào đường R1 Khu đô thị Thủ Thiêm, hai nhánh N1, N2 từ phía Quận có tổng chiều dài tuyến 1465m Dự án UBND TPHCM giao cho Công ty Cổ phần Đầu tư Địa ốc Đại Quang Minh làm chủ đầu tư theo văn số 2464/UBND-ĐTMT ngày 31/5/2014, [6] Cầu Thủ Thiêm cầu dây văng với trụ tháp có hình dạng cong theo hai phương phức tạp với chiều cao 112m tính từ cao độ mặt nước Cấu tạo che cong đa chiều thép không rỉ nhằm bảo vệ đầu dầm ngang, dầm biên, đầu neo tạo mỹ quan cầu Nhịp dầm liên hợp thép bê tông cốt thép dài 200m, nhịp biên nhịp bên bê tông cốt thép dự ứng lực với sơ đồ nhịp 115m + 45m + 45m Chiều rộng mặt cầu 27,3m bao gồm xe ô tô, xe gắn máy người 3.2 Kế hoạch triển khai BIM Do dự án Cầu Thủ Thiêm dự án khó mặt kỹ thuật quy mơ mơ hình chưa áp dụng Việt Nam Vì từ đầu triển khai, Tư vấn thiết kế WSP Phần Lan tiến hành lập kế hoạch triển khai BIM (BIMexeP 05/2016) hoạch định mục tiêu phương pháp sử dụng mơ hình thơng tin cụ thể cho dự án Bao gồm mơ hình thơng tin cơng trình sử dụng cho cầu chính, cầu dẫn, cầu nhánh, thiết kế đường cơng trình hạ tầng kỹ thuật khác giai đoạn thiết kế kỹ thuật Kế hoạch cập nhật bao gồm thiết kế chi tiết, thi cơng bảo trì dựa yêu cầu chủ đầu tư Các tài liệu hướng dẫn mơ hình hóa BIM sử dụng để làm sở tham chiếu mơ hình thơng tin Tư vấn thiết kế áp dụng bao gồm: Yêu cầu chung InfraBIM (YIV 2015, building SMART Finland) Hướng dẫn BIM cho cầu (2014, Finnish Transport Agency) Về phạm vi BIM cho cầu sử dụng phần mềm kết cấu Tekla Structures, Rhino, Grashopper để mơ hình cấu kiện bê tông, thép cho kết cấu phần trên, phần với mơ hình phụ kiện dây văng, gối cầu, khe co giãn theo kích thước hình học Mơ hình hệ tọa độ địa phương dự án theo đơn vị milimet, xuất mơ hình sang hệ tọa độ tồn cầu Mơ hình xuất theo định dạng hình học thích hợp Autocad dwg-bản vẽ liệu mở để chuyển giao định dạng IFC, bao gồm thông tin cấu tạo vật liệu Cầu dẫn, cầu nhánh, kết cấu độ sàn giảm tải mơ hình phần mềm Autodesk Revit, Dynamo bao gồm kích thước hình học tương tự cầu Sử dụng phần mềm Autodesk Civil 3D mơ hình địa hình, mơ hình đường, mặt đất bao gồm kích thước hình học chính, bề mặt đối tượng thơng tin vật liệu Mơ hình mạng lưới đường ống tất kết cấu khác đối tượng dạng hình học Mơ hình hệ tọa độ tồn cầu theo đơn vị mét xuất theo định dạng dwg cho vẽ LandXML/Inframodel 914 ... Giao thơng Vận tải ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THƠNG TIN CƠNG TRÌNH (BIM) TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH CẦU Ở VIỆT NAM Nguyễn Đắc Đức1*, Quách Thanh Tùng2 Trường Đại học Giao thông vận tải, số Cầu Giấy, Hà Nội... dụng hệ thống thơng tin cơng trình hoạt động đầu tư xây dựng, quản lý hệ thống thơng tin cơng trình nội dung quản lý dự án đầu tư xây dựng đưa vào Luật xây dựng Chính phủ phê duyệt Đề án áp dụng. .. cứu, áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến, ứng dụng công nghệ thông tin hoạt động đầu tư xây dựng? ?? [3] Ngày tháng năm 2021, Bộ xây dựng ban hành Quyết định số 347/QĐ-BXD 348/QĐ-BXD ? ?Công bố Hướng