TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN QUỐC HIỆP
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM) CỦA AUTODESK
VÀO QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG BỘ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình giao thông Mã ngành: 60 58 02 05
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS.TS NGUYỄN MẠNH TUẤN PGS.TS LÊ ANH TUẤN
Trang 3HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRẦN QUỐC HIỆP MSHV: 1770645 Ngày, tháng, năm sinh: 27/10/1994 Nơi sinh: Cà Mau Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Công trình giao thông Mã số : 60 58 02 05
I TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM) CỦA AUTODESK VÀO QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG BỘ
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1 Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng giải pháp BIM của Autodesk trong thiết kế đường bộ
2 Xây dựng quy trình ứng dụng giải pháp BIM của Autodesk trong thiết kế đường bộ
3 Ứng dụng giải pháp BIM đề xuất vào thiết kế giao thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng dự án “Hạ tầng kỹ thuật khu nhà ở thấp tầng OTM4, Khu Trung tâm Thương mại – Dịch vụ - thuộc Khu dân cư Nguyên Phương”
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : Ngày 19 tháng 08 năm 2019
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : Ngày 08 tháng 12 năm 2019
Tp HCM, ngày… tháng……năm 20…
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS.TS LÊ ANH TUẤN
Trang 4HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, tôi đã học hỏi được nhiều kiến thức chuyên sâu, kinh nghiệm thực
tiễn giúp tôi hoàn thiện hơn về kỹ năng và chuyên môn của bản thân
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Bộ môn Cầu Đường, Khoa Kỹ thuật xây dựng đã nhiệt tình giảng dạy và hướng dẫn tôi trong thời gian học tập tại đây Đặc biệt tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy TS Huỳnh Ngọc Thi đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy và động viên giúp tôi hoàn thành Luận văn này
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người thân yêu luôn quan tâm, ủng hộ và động viên tôi
Mặc dù rất cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô để Luận văn được hoàn thiện hơn
Trân trọng cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20… Tác giả
Trần Quốc Hiệp
Trang 5HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Giai đoạn thiết kế là giai đoạn mà mô hình thông tin công trình (BIM) tạo ra giá trị lớn nhất Chính vì thế, BIM ngày càng được ứng dụng phổ biến trong thiết kế các dự án xây dựng, từ dự án dân dụng và công nghiệp cho đến dự án cơ sở hạ tầng Trên cơ sở phân tích các nghiên cứu trước đây, tác giả đề xuất một quy trình mới hoàn thiện hơn về ứng dụng giải pháp BIM của Autodesk trong thiết kế đường bộ Quy trình này sau đó được áp dụng vào dự án “Hạ tầng kỹ thuật khu nhà ở thấp tầng OTM4, Khu Trung tâm Thương mại – Dịch vụ - thuộc Khu dân cư Nguyên Phương” và thông qua sự so sánh với các quy trình thiết kế khác để đánh giá sự hiệu quả, tối ưu của quy trình Kết quả của nghiên cứu giúp khai thác hiệu quả mô hình BIM trong việc nâng cao chất lượng thiết kế đường bộ Từ đó sẽ khuyến khích và thúc đẩy nghiên cứu ứng dụng BIM trong thiết kế các dự án đường bộ trong tương lai
Trang 6HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
ABSTRACT
The design phase is the period where the Building Information Modeling (BIM) creates the greatest value Therefore, BIM is increasingly popular in the design of construction projects, from civil and industrial projects to infrastructure projects Based on analysis of previous studies, the author proposes a more complete process for the application of Autodesk's BIM solution in road design This process is then applied to the project "OTM4 low-rise housing technical infrastructure, Trade - Service Center Area - Nguyen Phuong Residential Area" and through comparison with other design processes for evaluating the effectiveness and optimization of the process The results of the study help to effectively exploit the BIM model in improving road design quality This will encourage and promote BIM application in the design of future road projects
Trang 7HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu trong luận án là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng Các kết quả của luận án chưa từng được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào Tác giả hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận án
TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20… Tác giả
Trần Quốc Hiệp
Trang 81.1 Mô hình thông tin công trình 19
1.1.1 Tình hình ứng dụng BIM ở một số nước trên thế giới và Việt Nam 24
1.1.1.1 Tình hình ứng dụng BIM ở một số nước trên thế giới 24
1.1.1.2 Tình hình ứng dụng BIM ở Việt Nam 26
1.1.2 Lợi ích và thách thức trong việc ứng dụng BIM 29
1.1.2.1 Lợi ích trong việc ứng dụng BIM 29
1.1.2.2 Thách thức khi ứng dụng BIM 30
1.2 Mô hình thông tin công trình trong cơ sở hạ tầng 31
1.2.1 Tình hình ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng 32
1.2.2 Lợi ích và thách thức của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng 33
1.2.2.1 Lợi ích của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng 33
1.2.2.2 Thách thức của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng 33
Trang 9HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
1.3 Thiết kế đường đô thị 34
1.3.1 Thiết kế giao thông 35
1.3.1.1 Bình đồ tuyến 36
1.3.1.2 Mặt cắt dọc 36
1.3.1.3 Mặt cắt ngang 37
1.3.2 Thiết kế thoát nước 38
1.3.3 Thiết kế cây xanh 39
1.3.4 Thiết kế chiếu sáng 41
1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 41
1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước 49
Trang 10DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 158
TÀI LIỆU THAM KHẢO 159
Trang 11HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BIM: Building Information Modeling
BLOCK: Đối tượng (khối) trong phần mền Autocad CAD: Computer Aided Design
HDPE: High density polyethylene ME: Mechanical and Electrical
Trang 12HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các thách thức phải đối mặt khi áp dụng BIM [19] 30
Bảng 1.2: Các phần mềm hỗ trợ mô hình BIM cho từng loại dự án cơ sở hạ tầng [40] 48
Bảng 3.1: Thông số hình học tuyến 96
Bảng 3.2: Quy mô mặt cắt ngang các tuyến đường 97
Bảng 3.3: Phân tích các nhu cầu dùng nước và tiêu chuẩn cấp nước 99
Bảng 3.4: Tổng hợp nhu cầu dùng nước sinh hoạt, dịch vụ, công cộng 101
Bảng 3.5: Cấp nước cho chữa cháy 101
Bảng 3.6: Bố trí đèn chiếu sáng các tuyến đường 103
Bảng 3.7: Quá trình triển khai thiết kế các hạng mục giao thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng của ba quy trình 107
Bảng 3.8: Quá trình triển khai thiết kế chi tiết kết cấu của ba quy trình 126
Bảng 3.9: Quá trình triển khai phối hợp thiết kế của ba quy trình 131
Bảng 3.10: Môi trường trao đổi dữ liệu thiết kế của ba quy trình 134
Bảng 3.11: Tạo dữ liệu báo cáo của ba quy trình 141
Bảng 3.12: Bảng so sánh kết quả ứng dụng của ba quy trình 144
Trang 13HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Quy trình tổng quát về mô hình thông tin công trình [5] 19
Hình 1.2: Mô hình BIM trong giai đoạn lập kế hoạch [4] 20
Hình 1.3: Mô hình BIM trong giai đoạn thiết kế [4] 20
Hình 1.4: Mô hình BIM trong giai đoạn thi công [4] 21
Hình 1.5: Mô hình BIM trong giai đoạn quản lý [4] 21
Hình 1.6: Các giai đoạn phát triển của mô hình BIM [6] 22
Hình 1.7: Các cấp độ phát triển của BIM [9] 23
Hình 1.8: Thống kê tỷ lệ sử dụng BIM của nhà thầu ở một số nước trên thế giới 26
Hình 1.9: Lợi ích của quy trình BIM [18] 29
Hình 1.10: Tỷ lệ đáng giá ứng dụng BIM trong các lĩnh vực sẽ tạo ra nhiều giá trị [20] 31
Hình 1.11: Mức độ áp dụng BIM cho dự án cơ sở hạ tầng [21] 32
Hình 1.12: Tỷ lệ ứng dụng BIM trong các dự án cơ sở hạ tầng
ở Anh, Mỹ, Pháp và Đức [20] 32
Hình 1.13: Lợi ích ứng dụng BIM trong dự án cơ sở hạ tầng [20] 33
Hình 1.14: Vạch tuyến thiết kế trên mô hình hiện trạng [38] 42
Hình 1.15: Bảng phân tích diện tích chiếm dụng của tuyến thiết kế [38] 42
Hình 1.16: Thiết kế phương án mặt bằng tuyến [38] 43
Hình 1.17: Hiệu chỉnh đường cong nằm [38] 43
Hình 1.18: Thiết kế mặt cắt ngang đường [38] 43
Hình 1.19: Thiết kế mặt cắt dọc tuyến [38] 44
Hình 1.20: Phối cảnh phương án tuyến [38] 44
Hình 1.21: Tạo dữ liệu báo cáo phương án (video) [38] 44
Hình 1.22: Thiết kế chi tiết mặt bằng tuyến [38] 45
Hình 1.23: Thiết kế trắc dọc tuyến [38] 45
Hình 1.24: Thiết kế mặt cắt ngang tuyến [38] 45
Hình 1.25: Mô hình tuyến hoàn thiện [38] 46
Trang 14HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 1.26: Bản vẽ thi công được xuất ra từ Civil 3D [38] 46
Hình 1.27: Tổng hợp và kiểm tra mô hình BIM [39] 47
Hình 1.33: Mô hình mạng lưới thoát nước [43] 52
Hình 1.34: Bảng thống kê khối lượng hầm ga [43] 52
Hình 1.35: Bảng thống kê khối lượng cống [43] 53
Hình 1.36: Mô hình tổng hợp trên nền tảng Navisworks [43] 53
Hình 1.37: Kiểm tra thông tin đối tượng [43] 54
Hình 1.38: Kiểm tra va chạm [43] 54
Hình 1.39: Mô phỏng tiến độ thi công [43] 54
Hình 1.40: Họa đồ vị trí dự án [44] 55
Hình 1.41: Mặt bằng ô lưới san nền trong Civil 3D [44] 56
Hình 1.42: Chi tiết nút giao được xây dựng trong Civil 3D [44] 56
Hình 1.43: Trắc ngang chi tiết trong Civil 3D [44] 57
Hình 1.44: Bản vẽ mặt bằng trắc dọc được xây dựng trong Civil 3D [44] 57
Hình 1.45: Mô hình thông tin được tổng hợp trong Navisworks [44] 58
Hình 1.46: Mô hình tổng thể dự án [45] 59
Hình 1.47: Phương án tuyến trong Infraworks [45] 59
Hình 1.48: Phương án mạng lưới thoát nước [45] 60
Hình 1.49: Mặt bằng tổng thể giao thông khu chung cư [45] 60
Hình 1.50: Mặt bằng tổng thể thoát nước khu chung cư [45] 61
Hình 1.51: Trắc dọc thoát nước được xuất từ Civil 3D [45] 61
Hình 1.52: Mô hình tổng hợp giao thông thoát nước của dự án [45] 62
Hình 2.1: Quy trình đề xuất về ứng dụng giải pháp BIM của Autodesk vào thiết kế đường bộ 65
Trang 15HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 2.2: Sơ đồ ứng dụng quy trình vào từng giai đoạn của quá trình thiết kế 66
Hình 2.3: Quy trình trao đổi dữ liệu giữa các phần mềm 66
Hình 2.4: Sơ đồ các bước triển khai trong Autodesk Infraworks 67
Hình 2.5: Sơ đồ các bước triển khai trong Autocad Civil 3D 68
Hình 2.6: Sơ đồ các bước triển khai trong Revit structure 69
Hình 2.7: Sơ đồ các bước triển khai trong Autodesk Navisworks 70
Hình 2.8: Sơ đồ các bước triển khai trong Autodesk Bim 360 Design 71
Hình 2.9: Mô hình dự án trong Autodesk Infrawoks 72
Hình 2.10: Ngữ cảnh tạo ra từ công cụ Model Builder 73
Hình 2.11: Autodesk Infrawoks hỗ trợ thiết kế đa dạng [48] 73
Hình 2.12: Các mô hình 3D cây xanh, con người, phương tiện, tòa nhà 74
Hình 2.13: Autodesk Infraworks hỗ trợ trích xuất ảnh và tạo video trình chiếu [50] 74
Hình 2.14: Chia sẻ phương án với BIM 360 Design và công cụ Shared Views 75
Hình 2.15: Liên kết dữ liệu giữa Autodesk Infrawoks và Autocad Civil 3D 75
Hình 2.16: Bề mặt khảo sát từ dữ liệu dạng text trong Autocad Civil 3D 76
Hình 2.17: Bề mặt khảo sát từ dữ liệu đường đồng mức trong Autocad Civil 3D 76
Hình 2.18: Phân chia lô đất trong Autocad Civil 3D 77
Hình 2.19: Bảng thống kê diện tích lô đất [52] 77
Hình 2.20: Bề mặt thiết kế san nền trong Autocad Civil 3D 78
Hình 2.21: Xuất khối lượng san nền thông qua Volumes Dashboard [52] 78
Hình 2.22: Bình đồ trắc dọc trong Autocad Civil 3D 78
Hình 2.23: Trắc ngang chi tiết trong Autocad Civil 3D 79
Hình 2.24: Bảng khối lượng đào đắp trong Civil 3D 79
Hình 2.25: Mô hình bề mặt nút giao 79
Hình 2.26: Xây dựng mạng lưới đường ống thoát nước mưa 80
Hình 2.27: Trắc dọc thoát nước mưa trong Autocad Civil 3D 80
Hình 2.28: Mô hình mạng lưới đường ống trong Autocad Civil 3D 81
Hình 2.29: Thiết kế mạng lưới cấp nước trong Autocad Civil 3D 81
Trang 16HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 2.30: Trắc dọc mạng lưới cấp nước 81
Hình 2.31: Chia sẽ dữ liệu thiết kế với công cụ Data Shortcuts trong Autocad
Civil 3D 82
Hình 2.32: Chia sẽ dữ liệu thiết kế với BIM 360 Design 82
Hình 2.33: Chuyển dữ liệu thiết kế từ Autocad Civil 3D vào Autodesk Infraworks 83
Hình 2.34: Phân tích thủy lực mạng lưới với Autodesk Strom and Sanitary Analysis bằng dữ liệu trích xuất từ Civil 3D 83
Hình 2.35: Mô phỏng chuyển động của xe với Vehicle tracking trên tuyến đường 84 Hình 2.36: Xuất dữ liệu mô hình cầu từ Autocad Civil 3D qua Autodesk Revit [54] 84
Hình 2.37: Mô hình hầm ga được cài đặt tham số trong Autodesk Revit 85
Hình 2.38: Bố trí cốt thép trong Autodesk Revit 86
Hình 2.39: Trình bày bản vẽ 2D trong Autodesk Revit 86
Hình 2.40: Bảng khối lượng bê tông, ván khuôn và cốt thép được trích xuất từ mô hình 87
Hình 2.41: Chia sẽ mô hình với tính năng Collaborate 87
Hình 2.42: Phân tích kết cấu trong Autodesk Revit [57] 88
Hình 2.43: Autodesk Navisworks hỗ trợ nhiều định dạng dữ liệu 89
Hình 2.44: Kiểm tra va chạm trong Autodesk Navisworks 89
Hình 2.45: Mô phỏng biện pháp thi công trong Autodesk Navisworks [58] 90
Hình 2.46: Tạo môi trường đa người dùng trong Autodesk Revit trên nền tảng Autodesk BIM 360 Design [62] 91
Hình 2.47: Môi trường làm việc trong Document Management 91
Hình 2.48: Môi trường làm việc trong Design Collaboration 92
Hình 2.49: Dữ liệu được lưu trữ và đồng bộ thống nhất với Autodesk BIM 360 Design thông qua Autodesk Desktop Connector 92
Hình 3.1: Họa đồ vị trí dự án 94
Hình 3.2: Xây dựng mô hình bề mặt trong Civil 3D 107
Trang 17HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 3.3: Xây dựng mô hình bề mặt trong AND Design 107
Hình 3.4: Tạo tim tuyến và phát sinh cọc trong Civil 3D 108
Hình 3.5: Tạo tim tuyến và phát sinh cọc trong AND 108
Hình 3.6: Thiết kế trắc dọc trong Civil 3D 108
Hình 3.7: Thiết kế trắc dọc trong AND 108
Hình 3.8: Thiết kế mặt cắt ngang trong Civil 3D 109
Hình 3.9: Thiết kế mặt cắt ngang trong AND 109
Hình 3.10: Tạo mạng lưới cao trình trong Civil 3D 109
Hình 3.11: Tạo bề mặt thiết kế trong Civil 3D 110
Hình 3.12: Xuất trắc ngang trong Civil 3D 110
Hình 3.13: Xuất trắc ngang trong AND 110
Hình 3.14: Xuất bảng khối lượng trong Civil 3D 111
Hình 3.15: Xuất bảng khối lượng trong AND 111
Hình 3.16: Thêm thông tin phi hình học 111
Hình 3.17: Trình bày bản vẽ bình đồ trắc dọc 112
Hình 3.18: Trình bày bản vẽ bình đồ trắc dọc 112
Hình 3.19: Định tâm nút giao 112
Hình 3.20: Định tâm nút giao 112
Hình 3.21: Nhập thông tin chung nút giao 113
Hình 3.22: Tạo cao độ tại các vị trí tiếp giáp nút giao 113
Hình 3.23: Nhập thông số bề rộng mặt đường 113
Hình 3.24: Bề mặt đường đồng mức 113
Hình 3.25: Tạo mạng lưới cao trình nút giao 114
Hình 3.26: Tính toán khối lượng nút giao 114
Hình 3.27: Mạng lưới cao trình nút giao 114
Trang 18HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 3.32: Bổ sung thông tin nút giao 116
Hình 3.33: Trình bày bản vẽ nút giao 117
Hình 3.34: Khai báo thuộc tính cống và hầm ga 117
Hình 3.35: Khai báo chung và bảng trắc dọc 117
Hình 3.36: Thiết kế mạng lưới thoát nước 118
Hình 3.37: Thiết kế mạng lưới thoát nước 118
Hình 3.38: Trắc dọc thoát nước tự động xác định vị trí giao cắt 118
Hình 3.39: Trắc dọc thoát nước xác định thủ công vị trí giao cắt 118
Hình 3.40: Bảng dữ liệu hầm ga 119
Hình 3.41: Bảng thống kê hầm ga 119
Hình 3.42: Bảng dữ liệu cống 119
Hình 3.43: Bảng tọa độ hầm ga 119
Hình 3.44: Thêm dữ liệu phi hình học hầm ga 120
Hình 3.45: Trình bản vẽ mạng lưới thoát nước 120
Hình 3.46: Trình bản vẽ mạng lưới thoát nước 120
Hình 3.47: Mô hình bầu cây xanh 121
Hình 3.48: Block cây trồng 121
Hình 3.49: Bố trí cây xanh 121
Hình 3.50: Bố trí cây xanh 121
Hình 3.51: Thêm thông tin cây trồng 122
Hình 3.52: Thông tin mặc định của Block 122
Hình 3.53: Bảng thống kê số lượng cây xanh 122
Hình 3.54: Bảng thống kê số lượng cây xanh 122
Hình 3.55: Trình bày bản vẽ cây xanh 123
Hình 3.56: Trình bày bản vẽ cây xanh 123
Hình 3.57: Mô hình trụ đèn 123
Hình 3.58: Block trụ đèn 123
Hình 3.59: Bố trí trụ đèn chiếu sáng 124
Hình 3.60: Bố trí trụ đèn chiếu sáng 124
Trang 19HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 3.61: Thêm thông tin trụ đèn 124
Hình 3.62: Thông tin mặc định của Block 124
Hình 3.63: Bảng thống kê khối lượng trụ chiếu sáng 125
Hình 3.64: Bảng thống kê khối lượng trụ chiếu sáng 125
Trang 20Hình 3.94: Kiểm tra thông tin kết cấu mặt đường 133
Hình 3.95: Tạo dự án mới trong BIM 360 Design 134
Hình 3.96: Tạo thư mục dự án 134
Hình 3.97: Danh sách thành viên dự án trong BIM 360 Design 135
Hình 3.98: Lập danh sách thành viên dự án 135
Hình 3.99: Tạo hệ thống thư mục lưu trữ 135
Hình 3.100: Tạo hệ thống thư mục lưu trữ 135
Hình 3.101: Các hoạt đông cơ bản 136
Hình 3.102: Các hoạt đông cơ bản 136
Hình 3.103: Gửi tập tin đến thành viên dự án 136
Hình 3.104: Gửi đường dẫn dữ liệu đến thành viên dự án 136
Hình 3.105: Kết nối dữ liệu với Autodesk Desktop Connect 137
Hình 3.106: Kết nối dữ liệu với DropBox 137
Hình 3.107: Kết nối dữ liệu với BIM 360 Design mọi lúc khi có Internet [63] 137
Hình 3.108: Kết nối dữ liệu với DropBox mọi lúc khi có Internet [64] 137
Hình 3.109: BIM Design hỗ trợ xem các dữ liệu 3D 138
Hình 3.110: Danh sách lỗi trong BIM 360 Design 138
Hình 3.111: Lập quy trình phê duyệt trong BIM 360 Design 139
Hình 3.112: So sánh giữa hai phiên bản thiết kế 139
Hình 3.113: Theo dõi các giai đoạn phát triển của mô hình 140
Hình 3.114: Chuyển dữ liệu thiết kế vào Infarworks 141
Hình 3.115: Mặt bằng hoàn thiện trong Autocad 141
Hình 3.116: Mô hình sau khi chuyển vào Infraworks 142
Hình 3.117: Trích hình ảnh bằng BetterWMF 142
Hình 3.118: Mô hình dự án sao khi hoàn thiện 142
Trang 21Hình 3.128: Va chạm giữa các mô hình được phát hiện trong Navisworks 146
Hình 3.129: Đánh dấu những vị trí giao cắt đường ống hạ tầng ngầm trong Autocad 146
Hình 3.130: Các thông tin về hầm ga thoát nước thải được trích xuất từ mô hình BIM trong Navisworks 147
Hình 3.131: Thông tin theo phương pháp truyền thống được thể hiện trên nhiều bản vẽ 2D 147
Hình 3.132: Mô hình hầm ga thay đổi sẽ cập nhật nhanh chóng bản vẽ thành phần trong Revit Structure 148
Hình 3.133: Hình chiếu và mặt cắt hầm ga phải cập nhật thủ công bằng Autocad khi thay đổi thiết kế 148
Hình 3.134: Trích xuất khối lượng bê tông, ván khuôn và cốt thép cửa xả từ mô hình trong Revit Structure 149
Hình 3.135: Bản vẽ chi tiết cửa xả triển khai trên phần mềm Autocad và tính toán thống kê bằng excel 149
Hình 3.136: Môi trường trao đổi hỗ trợ xem các định dạng dữ liệu 3D 150
Hình 3.137: So sánh giữa các phiên bản thiết kế 151
Hình 3.138: Lập danh sách lỗi trong BIM 360 Design 151
Hình 3.139: Lập quy trình phê duyệt 152
Hình 3.140: Theo dõi các giai đoạn phát triển mô hình 152
Trang 22HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề
Hạ tầng giao thông vận tải là yếu tố quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, đẩy mạnh liên kết và hợp tác giữa các tỉnh thành trong vùng và cả nước, từ đó khai thác hiệu quả tiềm năng kinh tế địa phương, quốc gia Trong khuôn khổ hội nghị Thượng đỉnh hợp tác tiểu vùng Mekong mở rộng lần thứ 6 (GMS 6), Bộ trưởng Bộ Giao thông Vận tải ông Nguyễn Văn Thể cũng đã nhấn mạnh, cơ sở hạ tầng đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của một quốc gia, tạo động lực cho sự phát triển Vì thế việc đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng là ưu tiên hàng đầu [1] Phó Thủ tướng Trịnh Đình Dũng tại Hội nghị tổng kết công tác năm 2018 và triển khai nhiệm vụ kế hoạch năm 2019 của Bộ Giao thông vận tải cũng đã nêu ra 3 đột phá chiến lược cần tập trung thực hiện, trong đó đặc biệt là phát triển hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông vận tải và hạ tầng đô thị [2] Qua đây, có thể thấy việc phát triển hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông nói chung, hệ thống đường bộ nói riêng đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự phát triển của đất nước
Đối với dự án đường bộ, để khai thác tối đa hiệu quả kinh tế - xã hội thì cần có sự triển khai, phối hợp tốt giữa các giai đoạn mà trong đó giai đoạn thiết kế đóng vai trò quan trọng Trong những năm qua, với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học và công nghệ thì nhiều phát minh, công nghệ mới đã được ứng dụng vào ngành xây dựng, góp phần tăng hiệu suất làm việc, năng suất lao động và hạn chế gây lãng phí Mô hình thông tin công trình (BIM) là một điển hình, BIM mở ra một trang mới cho các kỹ sư thiết kế trong ngành xây dựng, từ lĩnh vực dân dụng và công nghiệp cho tới lĩnh vực đường bộ
Xây dựng một mô hình BIM bắt đầu từ giai đoạn lập kế hoạch, lên ý tưởng thiết kế và kéo dài xuyên suốt vòng đời của công trình Một điều đáng lưu ý là các thông tin quan trọng của công trình sẽ không bị mất đi qua các giai đoạn khác nhau của công trình Autodesk hiểu điều đó và đã tạo ra các ứng dụng phần mềm dành cho công trình giao thông đường bộ để có thể sử dụng từ bước lập kế hoạch, thiết kế chi tiết đến giai đoạn thi công của một công trình BIM Các công cụ của Autodesk giúp người sử dụng nhanh chóng xác định các khó khăn tiềm tàng về mặt kĩ thuật và qua đó đưa ra giải pháp hiệu quả [3]
Trang 23HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 Vì thế đề tài “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp mô hình thông tin công trình (BIM) của Autodesk vào quá trình thiết kế đường bộ” là một đề tài thật sự ý nghĩa và cần thiết
2 Mục đích nghiên cứu
Đề xuất quy trình ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong thiết kế đường bộ
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Luận văn nghiên cứu ứng dụng mô hình BIM vào thiết kế giao
thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng cho dự án “Hạ tầng kỹ thuật khu nhà ở thấp tầng OTM4, Khu Trung tâm Thương mại – Dịch vụ - thuộc Khu dân cư Nguyên Phương”
Phạm vi nghiên cứu: Trong phạm vi đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu ứng
dụng mô hình BIM trong thiết kế đường đô thị Ở đây tác giả chọn đường đô thị vì so với đường ngoài đô thị thì thiết kế đường đô thị có nhiều vấn đề khó khăn hơn như bố trí và xử lý giao cắt hệ thống hạ tầng kỹ thuật ngầm, cảnh quan đường phố phải hài hòa, bình đồ và cao độ tuyến phải phù hợp với quy hoạch đô thị,…và quy trình đề xuất cho thiết kế đường đô thị có thể áp dụng cho cả đường ngoài đô thị Trong quá trình nghiên cứu, tác giả chỉ khảo sát các phần mềm hỗ trợ mô hình BIM của Autodesk và khai thác khả năng ứng dụng, sự hiệu quả của mô hình BIM ở một số khía cạnh trong quá trình thiết kế giao thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng Một số khía cạnh nghiên cứu bao gồm:
Giao thông: Thiết kế các yếu tố hình học tuyến (bình đồ, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc tuyến)
Thoát nước: Thiết kế mặt bằng, trắc dọc mạng lưới và xử lý giao cắt với các hạ tầng kỹ thuật khác (hạ tầng kỹ thuật ngầm, cây xanh, chiếu sáng)
Cây xanh: Thiết kế mặt bằng cây xanh và xử lý giao cắt với hạ tầng kỹ thuật ngầm
Chiếu sáng: Thiết kế mặt bằng chiếu sáng và xử lý giao cắt với hạ tầng kỹ thuật ngầm
Chi tiết kết cấu: Thiết kế bản vẽ thi công và bóc tách khối lượng Quản lý dữ liệu và cộng tác trong quá trình thiết kế
Trang 24HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
4 Phương pháp nghiên cứu
Quá trình và phương pháp nghiên cứu của luận văn được tóm tắt ở sơ đồ sau:
Giai đoạn 1: Xác định vấn đề nghiên cứu
Nghiên cứu ứng dụng BIM vào quá trình thiết kế đường bộ
- Tham khảo các nghiên cứu, ứng dụng của các tác giả trước đây về ứng dụng BIM trong thiết kế đường bộ - Tham khảo các bài báo, báo cáo, tài liệu liên quan
- Kinh nghiệm thiết kế và ứng dụng BIM trong thiết kế đường bộ
- Vận dụng phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm để đưa ra những kết quả đạt được và những điểm còn hạn chế để từ đó xác định vấn đề nghiên cứu
Giai đoạn 4: Kết luận và kiến nghị
Kết luận đề tài nghiên cứu và đề xuất hướng
nghiên cứu trong tương lai
Giai đoạn 3: Trường hợp áp dụng
Ứng dụng giải pháp BIM đề xuất vào thiết
kế dự án thực tế
- Dự án nghiên cứu: Hạ tầng kỹ thuật khu nhà ở thấp tầng OTM4, Quận 2, TP HCM
- Dựa trên các tài liệu và quy định về thiết kế, sử dụng các phần mềm mô hình BIM các đối tượng để ứng dụng trong thiết kế giao thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng của dự án - So sánh với các quy trình khác để làm rõ sự tối ưu, hiệu quả của quy trình
Giai đoạn 2: Đề xuất và xây dựng quy trình
Xây dựng quy trình chi tiết ứng dụng BIM
trong thiết kế đường bộ
- Dựa trên sự phân tích và tổng kết kinh nghiệm từ các nghiên cứu, ứng dụng của các tác giả trước mà đề xuất quy trình ứng dụng BIM trong thiết kế đường bộ
- Tham khảo tài liệu về phần mềm Map 3D, Infraworks, Civil 3D, Revit, Navisworks, BIM 360 Design và các tài liệu khoa học liên quan để xây dựng quy trình chi tiết ứng dụng BIM trong thiết kế đường bộ
Trang 25HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
5 Ý nghĩa đề tài
Luận văn đề xuất một quy trình mới về ứng dụng mô hình BIM trong thiết kế đường bộ, giúp khai thác hiệu quả khả năng mà mô hình BIM mang lại trong việc tối ưu hóa và nâng cao chất lượng thiết kế Từ đó khuyến khích và thúc đẩy các đơn vị nghiên cứu ứng dụng mô hình BIM rộng rãi trong thiết kế xây dựng mà tiêu biểu là thiết kế đường bộ
6 Nội dung đề tài
Nội dung đề tài gồm: phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo
PHẦN MỞ ĐẦU: Đặt vấn đề, mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa đề tài
CHƯƠNG 1: Giới thiệu về mô hình thông tin công trình (BIM) và lý thuyết thiết kế đường bộ; Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới về ứng dụng giải pháp BIM của Autodesk trong thiết kế đường bộ, kết luận lý do thực hiện
CHƯƠNG 2: Xây dựng quy trình ứng dụng BIM đề xuất và giới thiệu các phần mềm hỗ trợ mô hình BIM của Autodesk
CHƯƠNG 3: Ứng dụng quy trình BIM đề xuất vào thiết kế giao thông, thoát nước, cây xanh, chiếu sáng cho dự án thực tế và so sánh với các quy trình khác
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận đồng thời đề nghị định hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu này
Trang 26HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM) CỦA AUTODESK TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG BỘ
1.1 Mô hình thông tin công trình
Mô hình thông tin công trình là một quy trình bắt đầu bằng việc tạo ra mô hình 3D thông minh và cho phép quản lý tài liệu, phối hợp và mô phỏng toàn bộ vòng đời của công trình từ lập kế hoạch, thiết kế, thi công cho đến vận hành và bảo trì.[4]
Hình 1.1: Quy trình tổng quát về mô hình thông tin công trình [5]
Quy trình BIM hỗ trợ tạo dữ liệu thông minh có thể được sử dụng trong suốt vòng đời của dự án tòa nhà hoặc cơ sở hạ tầng [4]:
Giai đoạn lập kế hoạch (Plan) : xây dựng kế hoạch công trình bằng cách kết hợp nắm bắt thực tế và dữ liệu trong thế giới thực để tạo ra các mô hình hiện
trạng công trình
Trang 27HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
Hình 1.2: Mô hình BIM trong giai đoạn lập kế hoạch [4]
Giai đoạn thiết kế (Design): thiết kế mô hình, phân tích, triển khai chi tiết và tài liệu công trình Giai đoạn này cung cấp thông tin để lên kế hoạch mua sắm vật tư cho quá trình thi công.
Hình 1.3: Mô hình BIM trong giai đoạn thiết kế [4]
Trang 28HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 Giai đoạn thi công (Build): sử dụng thông tin kỹ thuật số từ mô hình để chế tạo các cấu kiện công trình Tiến trình mua sắm vật tư phải kết nối hiệu quả với các đơn vị cộng tác để quá trình thi công đảm bảo thời gian và hiệu quả tối ưu.
Hình 1.4: Mô hình BIM trong giai đoạn thi công [4]
Giai đoạn quản lý (Manage hoặc Operate): dữ liệu mô hình thông tin được sử dụng để vận hành và bảo trì tài sản công trình Xây dựng kế hoạch nâng cấp,
cải tạo công trình tiết kiệm và hiệu quả
Hình 1.5: Mô hình BIM trong giai đoạn quản lý [4]
Trang 29HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 Sự phát triển của mô hình BIM được thể hiện qua mức độ thông tin và dữ liệu được tích hợp vào mô hình BIM
Hình 1.6: Các giai đoạn phát triển của mô hình BIM [6]
Mô hình BIM phát triển qua 5 giai đoạn chính [7]:
3D BIM là mô hình 3 chiều (dài, rộng, cao) của công trình
4D BIM được hiểu là tích hợp thêm các yếu tố về thời gian, tiến độ của công trình vào Mô hình 3D 4D BIM cho phép người sử dụng tích hợp các yếu tố hình học của cấu kiện công trình với các nhiệm vụ về tiến độ thi công để lập tiến độ, kế hoạch thi công và kế hoạc cung ứng các nguồn lực cho việc thi công công trình
5D BIM được hiểu là tích hợp thêm các yếu tố về hao phí, chi phí vào Mô hình 3D 5D BIM được sử dụng để quản lý, kiểm soát chi phí và xây dựng kế hoạch vốn cho công trình
6D BIM được hiểu là tích hợp thêm các thông số về năng lượng trong và ngoài công trình Nhờ đó, mức độ sử dụng năng lượng trong công trình được tính toán và có thể nhanh chóng đưa ra các giải pháp thiết kế toàn diện và tối ưu về năng lượng cho công trình
Trang 30HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 7D BIM được hiểu là được tích hợp them các thông tin về các hệ thống thiết bị trong công trình với mức độ chi tiết cao và được sử dụng trong việc quản trị thiết bị và bảo dưỡng hệ thống, bảo dưỡng thiết bị công trình trong quá trình vận hành sử dụng
Quá trình phát triển của BIM được thể hiện qua 4 cấp độ chính [8]:
Cấp độ 0: Sử dụng bản vẽ gồm các đường nét và chữ để tạo lập thông tin cho một dự án để chuyển giao Để tạo lập các thông tin, người tạo lập sử dụng các phần mềm theo hướng CAD ở mức độ 2D
Cấp độ 1: Vẫn sử dụng các phần mềm theo hướng CAD nhưng ở mức độ 3D kết hợp với 2D để tạo lập thông tin cho nhưng sử dụng một số phương cách khác để chuyển giao thông tin bên cạnh bản vẽ giấy
Cấp độ 2: Bắt buộc áp dụng BIM cho toàn bộ ngành công nghiệp xây dựng của quốc gia từ tháng 4/2016 Để tạo lập thông tin theo phương thức của BIM, phải sử dụng những phần mềm mới theo BIM Tool (cụ thể là các phần mềm như Revit, Archicad, Vectorwork…)
Cấp độ 3: Khai thác giá trị tiềm ẩn của các dự án xây dựng đã được hoàn thành có ứng dụng BIM để góp phần thực hiện ý đồ nâng cấp các đô thị hiện trạng thành “Đô thị Thông minh”
Hình 1.7: Các cấp độ phát triển của BIM [9]
Trang 31HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
1.1.1 Tình hình ứng dụng BIM ở một số nước trên thế giới và Việt Nam
1.1.1.1 Tình hình ứng dụng BIM ở một số nước trên thế giới
Hiện tại, BIM đã áp dụng bắt buộc tại nhiều nước trên thế giới ở các cấp độ khác nhau BIM đã chứng minh cho các chủ đầu tư thấy họ có thể đặt các mục tiêu cụ thể, rõ ràng hơn trong giai đoạn thiết kế và thi công đối với các đơn vị tư vấn và nhà thầu [7]
Các nước trên thế giới đã có những bước tiến nhất định trong việc ứng dụng và phát triển BIM [10]:
Hòa Kỳ: Năm 2008, Hội đồng dự án BIM (United States™ Project Committee) đã được thành lập nhằm thúc đẩy sự phát triển BIM theo từng ngành, từng bang và trên cả nước, đồng thời công bố tiêu chuẩn quốc gia về BIM (National BIM Standard) Theo số liệu từ McGraw Hill năm 2011, cho thấy tại Mỹ có 49% chủ đầu tư sử dụng BIM trong các dự án của họ và 47% nhà thầu khẳng định rằng sự giao tiếp của nhà thầu – chủ đầu tư và các nhà thầu khác thông qua BIM được cải thiện đáng kể Hiện nay, các doanh nghiệp Mỹ đã áp dụng BIM ở mức độ rộng rãi (trên 50% dự án ứng dụng BIM) và khối tư nhân cũng tích cực ứng dụng công nghệ này vì những lợi ích mà nó mang lại
Anh: Vương Quốc Anh đã đề ra mục tiêu trong chiến lược phát triển ngành xây dựng vào tháng 5 năm 2011 là giảm 20% chi phí các dự án sử dụng vốn đầu tư công Để đạt được mục tiêu này, tháng 6 năm 2011, chính phủ Anh công bố chiến lược và lộ trình áp dụng BIM trong đó năm 2012 áp dụng thử ở một số dự án công, năm 2013-2015 đẩy mạnh sự áp dụng rộng rãi của BIM và đến năm 2016 đảm bảo tất cả các dự án đầu tư công có vốn từ 5 triệu bảng sẽ ứng dụng BIM ở từng giai đoạn phù hợp Năm 2011, chính phủ Anh thành lập Hội thúc đẩy và thực hiện BIM (Client BIM Mobilization and Implementation) nhằm tạo điều kiện cho các đối tượng tham gia ứng dụng BIM trong các dự án và hướng tới mục tiêu đưa Anh trở thành nước dẫn đầu về công nghệ BIM Năm 2012, Anh đã công bố tiêu chuẩn quốc gia về BIM
Trang 32HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 Singapore: Chính phủ Singapore thành lập Ban chỉ đạo BIM bao gồm bộ phận hướng dẫn thực hiện BIM, bộ phận pháp lý và hợp đồng, Hiệp hội các nhà quản lý BIM Ban chỉ đạo này có nhiệm vụ phát triển những tiêu chuẩn và các nguồn lực hỗ trợ BIM để tạo điều kiện hợp tác sử dụng BIM Tháng 5 năm 2012, cùng với Bộ Xây dựng và Công nghiệp, Ban chỉ đạo BIM Singapore đã công bố tiêu chuẩn BIM của Singapore là căn cứ hướng dẫn ứng dụng BIM và chỉ rõ vai trò, trách nhiệm của các bên tham gia khi ứng dụng BIM ở các giai đoạn của dự án Singapore còn thúc đẩy các hoạt động học thuật như tổ chức nhiều các hội thảo về BIM, đưa các phần mềm BIM vào giảng dạy, tổ chức các cuộc thi cho sinh viên, có các chương trình thực tập và đề cương tốt nghiệp về BIM ở các trường: Đại học kỹ thuật Singapore, Đại học kỹ thuật Nanyang, Đại học
SIM, Đại học Temasek…
Trung Quốc: Dự án đầu tiên sử dụng BIM được hoàn thành vào năm 2008 là sân vận động Tổ Chim ở Bắc Kinh Cũng vào năm 2008, chính phủ Trung Quốc lập cổng thông tin điện tử về BIM nhằm thúc đẩy sự phát triển của BIM trong ngành Xây dựng Năm 2012, Bộ phát triển đô thị, nông thôn và nhà ở ban hành “Kế hoạch phát triển BIM giai đoạn 2011-2015” nhằm nghiên cứu các giải pháp phần mềm và thúc đẩy việc xây dựng tiêu chuẩn quốc gia về BIM Về mặt nghiên cứu, các trường đại học như Thanh Hoa, Đồng Tế, Nam Trung đã lập các phòng thí nghiệm nghiên cứu về BIM từ những năm 2005 Đến năm 2007, các trường bắt đầu đưa các khóa học sử dụng phần mềm BIM vào giảng dạy Năm 2012, Trung Quốc đã có đào tạo thạc sỹ chuyên ngành về BIM
Theo thống kê của tổ chức McGraw Hill Construction về việc ứng dụng BIM của nhà thầu ở một số nước trên thế giới trong hai năm 2013, 2015 cho thấy việc ứng dụng BIM trên thế giới có xu hướng tăng đáng kể
Trang 331.1.1.2 Tình hình ứng dụng BIM ở Việt Nam
Chính phủ Việt Nam luôn quan tâm và coi trọng việc ứng dụng công nghệ trong các hoạt động đầu tư xây dựng Chính vì thế, khi công nghệ BIM chứng minh được những lợi ích tích cực ở trên thế giới, Chính phủ đã có những nỗ lực đáng kể trong tiếp cận và phát triển công nghệ BIM cho ngành xây dựng Kết quả là nhiều văn bản pháp lý về hướng dẫn thực hiện BIM được ban hành
Một số văn bản pháp lý về triển khai BIM được chính phủ ban hành:
Luật Xây dựng được công bố ngày 18/06/2014 đã đề cập đến việc ứng dụng hệ thống thông tin công trình trong hoạt động đầu tư xây dựng [12]
Thông tư số 06/2016/TT-BXD của Bộ xây dựng ngày 10 tháng 03 năm 2016 về việc Hướng dẫn xác định và quản lý chi phí đầu tư xây dựng đã có chi phí quản lý dự án “Thực hiện, quản lý hệ thống thông tin công trình” và chi phí tư vấn “Ứng dụng hệ thống thông tin công trình” [13]
Chính phủ đã ban hành Quyết định số 2500/QĐ-TTg về việc phê duyệt Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và
Trang 34HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 quản lý vận hành công trình Trong quyết định đã đưa ra quan điểm, mục tiêu cụ thể cũng như là nội dung, tiến độ và một số giải pháp chính cho việc áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình [14]
Ngày 21/03/2017 Bộ trưởng Bộ Xây dựng đã ký Quyết định số BXD về việc thành lập Ban chỉ đạo thực hiện Đề án áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình
203/QĐ- Ngày 11/10/2017 Bộ Xây dựng đã ban hành Quyết định số 1057/QĐ-BXD về viêc “Công bố hướng dẫn tạm thời áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong giai đoạn thí điểm” Quyết định đã đưa ra các hướng dẫn chung như là khái niệm, nguyên tắc cơ bản của việc triển khai BIM, các ứng dụng BIM và hướng dẫn sơ bộ về quy trình áp dụng BIM Song song đó, Quyết định cũng đưa ra một số nội dung hợp đồng mẫu cho các dự án áp dụng BIM, hướng dẫn xác định chi phí tư vấn áp dụng BIM, hướng dẫn quản lý thông tin trong BIM, chỉ dẫn về mức độ phát triển thông tin, hướng dẫn lập hồ sơ yêu cầu thông tin và hướng dẫn xây dựng kế hoạch thực hiện BIM [15]
Ngày 11/10/2017 Bộ Xây dựng đã ban hành Quyết định số 1056/QĐ-BXD về viêc “Công bố Chương trình khung đào tạo, bồi dưỡng áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong giải đoạn thí điểm” Quyết định đưa ra chương đào tạo chi tiết cho 2 nhóm đối tượng ( nhóm là nhân sự thuộc Ban QLDA/chủ đầu tư, nhóm là nhân sự thuộc đơn vị tư vấn, nhà thầu xây dựng) [16]
Các tổ chức xây dựng ở Việt Nam đã nghiên cứu và ứng dụng BIM ngày càng phổ biến do thấy được lợi ích mà BIM có thể mang lại Điều đó được thể hiện thông qua tỷ lệ các đơn vị và dự án ứng dụng BIM ngày càng tăng và cụ thể hơn [17]:
Chủ đầu tư: Nhiều chủ đầu tư đã yêu cầu áp dụng BIM tại các dự án lớn như tập đoàn VinGroup, Vietinbank, Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng Tuấn Lộc Một số dự án tiêu biểu áp dụng BIM hiệu quả như Dự án Park Hill 6, Vietinbank Tower, cảng Cửa Lò, cầu Thủ Thiêm 2, khu công nghiệp Nhơn Trạch 6 - Đồng Nai Qua khảo sát tại một số dự án cho thấy, ứng dụng BIM đã
Trang 35HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 giúp chủ đầu tư rút ngắn tiến độ, tiết kiệm chi phí thông qua việc tối ưu hóa và xử lý trước các khó khăn trong giai đoạn thi công
Tư vấn thiết kế: các tổ chức tư vấn đã nghiên cứu ứng dụng BIM vào thiết kế với các mức độ khác nhau Điển hình như Công ty Tư vấn Xây dựng Việt Nam (VNCC), Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư và Thiết kế Xây dựng Việt Nam (CDC), Công ty Cổ phần Tư vấn Đầu tư Xây dựng Phát triển đô thị Hà Nội (HACID), Công ty TNHH Tư vấn và Xây dựng quốc tế An Phúc, Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải Phía Nam (Tedi South) Bên cạnh các tổ chức tư vấn thiết kế truyền thống thì đã xuất hiện nhiều tổ chức chuyên cung cấp các dịch vụ tư vấn và giải pháp BIM như: Công ty TNHH Tư vấn và ứng dụng công nghệ BIM Việt Nam (ViBIM), Công ty TNHH HSD Việt Nam, Công ty TNHH Tư vấn Đầu tư VTCO, Công ty TNHH Viasys VDC Việt Nam,….Việc ứng dụng BIM trong công tác thiết kế chủ yếu cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, giao thông và hạ tầng kỹ thuật
Nhà thầu thi công: Nhiều nhà thầu ứng dụng BIM vào giai đoạn đấu thầu, thi công xây lắp để kiểm soát khối lượng công việc, lập biện pháp tổ chức thi công, phát hiện và xử lý va chạm giữa các kết cấu trong giai đoạn thi công hoặc tăng trao đổi thông tin giữa các bên liên quan Các công ty tiêu biểu như Công ty Cổ phần Tập Đoàn Xây dựng Hòa Bình, Công ty Cổ phần Xây dựng Coteccons, Công ty Cổ phần Xây dựng số 1, Tông Công ty Cơ điện Xây dựng, Công ty Cổ phần Vinaconex 6 Việc ứng dụng BIM tại các đơn vị thi công thường gặp khó khăn hơn so với các tổ chức tư vấn thiết kế do nhân sự thường xuyên thay đổi, khó duy trì đội ngũ phụ trợ có kiến thức về BIM phù hợp, ổn định với công ty
Trang 36HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
1.1.2 Lợi ích và thách thức trong việc ứng dụng BIM
1.1.2.1 Lợi ích trong việc ứng dụng BIM
Ứng dụng BIM trong các dự án đầu tư xây dựng giúp mang đến nhiều lợi ích như [18]:
Tăng cường khả năng phối hợp và cộng tác Phát hiện xung đột và giảm thiểu rủi ro Mức độ tùy biến và linh hoạt cao Tối ưu hóa tính toán và chi phí Dễ dàng bảo trì
Cải thiện quá trình thiết kế
Hình 1.9: Lợi ích của quy trình BIM [18]
Trang 37HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
1.1.2.2 Thách thức khi ứng dụng BIM
BIM là một xu thế tất yếu cho ngành xây dựng trong tương lai nhưng việc áp dụng BIM ở Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn và bất cập Những thách thức phải đối mặt khi áp dụng BIM đã được nêu ra cụ thể ở bảng sau:
Bảng 1.1: Các thách thức phải đối mặt khi áp dụng BIM [19]
Trình tự công việc bị thay đổi;
Khối lượng công việc ban đầu tăng lên; Chưa có sự phân chia trách nhiệm rõ ràng giữa các bên tham gia dự án
Tương tác dữ liệu không hiệu quả (Trao đổi dữ liệu giữa các công cụ BIM còn gặp nhiều hạn chế);
Xử lý các dữ liệu không chắc chắn, các đối tượng và mối quan hệ phát sinh trong dự án đang tồn tại
Trang 38HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 6 Môi trường áp
dụng
Lãnh đạo công ty chưa có đường lối, chủ trương cụ thể cho việc áp dụng BIM; Khả năng tài chính không đủ đáp ứng khi chi phí áp dụng BIM cao;
Các tiêu chuẩn và quy định hướng dẫn chi tiết về BIM vẫn còn thiếu, là rào cản cho việc triển khai ứng dụng;
Yêu cầu của chủ đầu tư về ứng dụng BIM vẫn còn thấp;
Đầu tư không đồng bộ về công nghệ giữa các bên tham gia dự án;
Các đơn vị xây dựng chưa có sự quan tâm và sẵn sàng cho việc ứng dụng BIM;
Thiếu hỗ trợ kỹ thuật và tư vấn về BIM;
1.2 Mô hình thông tin công trình trong cơ sở hạ tầng
BIM được ứng dụng hầu hết trong các thể loại công trình cơ sở hạ tầng như cầu hầm, đường bộ, đường hàng không, đường sắt Theo báo cáo “Giá trị kinh doanh của mô hình thông tin công trình cho cơ sở hạ tầng 2017” thì ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng thu được nhiều giá trị [20]
Hình 1.10: Tỷ lệ đáng giá ứng dụng BIM trong các lĩnh vực sẽ tạo ra nhiều giá trị [20]
Trang 39HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645
1.2.1 Tình hình ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng
Trên thế giới, ứng dụng BIM trong các dự án cơ sở hạ tầng có sự tăng trưởng nhanh về quy mô và mức độ áp dụng Theo số liệu thống kê của tổ chức McGraw Hill Construction việc ứng dụng BIM trong dự án cơ sở hạ tầng không ngừng tăng qua các năm về mức độ áp dụng BIM [21]
Hình 1.11: Mức độ áp dụng BIM cho dự án cơ sở hạ tầng [21]
Các nước có nền kinh tế phát triển không ngừng thúc đẩy áp dụng BIM trong các dự án cơ sở hạ tầng
Hình 1.12: Tỷ lệ ứng dụng BIM trong các dự án cơ sở hạ tầng ở Anh, Mỹ, Pháp và Đức [20]
Trang 40HV: Trần Quốc Hiệp MSHV: 1770645 Ở Việt nam, việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng vẫn còn nhiều khó khăn và hạn chế Hầu hết các đơn vị, tổ chức xây dựng trong lĩnh vực cơ sở hạ tầng chưa có sự quan tâm, xem xét đến việc ứng dụng BIM cho dự án Tuy nhiên cũng có một số chủ đầu tư, Nhà thầu, Tư vấn thiết kế đã nghiên cứu và áp dụng BIM trong cơ sở hạ tầng Một số dự án tiêu biểu ứng dụng BIM có thể kể đến như: Dự án tuyến Metro 1: Bến Thành - Suối Tiên, tuyến Metro 2: Bến Thành - Tham Lương, cầu Sài Gòn 2, cầu Vàm Cống, hầm Thủ Thiêm, Cầu Cao Lãnh
1.2.2 Lợi ích và thách thức của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng
1.2.2.1 Lợi ích của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng
Ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng mang đến nhiều lợi ích như: Giảm thiểu sai sót
Dự đoán chi phi chính xác hơn
Mô hình trực quan, giúp các bên hiểu và nắm rõ hơn về các đối tượng của Dự án
Tiết kiệm thời gian thực hiện đầu tư công trình Tối ưu hóa và cải thiện năng suất thiết kế
Hình 1.13: Lợi ích ứng dụng BIM trong dự án cơ sở hạ tầng [20]
1.2.2.2 Thách thức của việc ứng dụng BIM trong cơ sở hạ tầng
Bên cạnh những lợi ích thì việc ứng dụng BIM trong dự án cơ sở hạ tầng cũng gặp không ít những khó khăn như [19]:
Dự án thường triển khai trong thời gian dài và có rất nhiều dữ liệu lịch sử, nên cần thời gian để các kỹ sư thích nghi và thay đổi thói quen để áp dụng BIM