Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bim cho công trình cầu nguyễn hoàng thành phố tam kỳ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN MINH MỸ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HỒNG THÀNH PHỐ TAM KỲ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN MINH MỸ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HỒNG THÀNH PHỐ TAM KỲ Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông Mã số: 85.80.205 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.CAO VĂN LÂM Đà Nẵng, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Minh Mỹ LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trƣờng, quý thầy cô trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẳng, đặc biệt thầy cô Khoa Xây dựng cầu đƣờng tận tình giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành khóa học Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy TS Cao Văn Lâm, kỹ sƣ Nguyễn Khắc Duy tận tình trực tiếp bảo hƣớng dẫn tơi suốt trình thực Luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô tiểu ban luận văn cho tơi góp ý q báu để hồn chỉnh Luận văn Tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp quan tâm chia sẻ, động viên suốt thời gian thực Luận văn Mặc dù cố gắng, song luận văn không tránh khỏi hạn chế sai sót Kính mong nhận đƣợc góp ý thầy cô bạn đồng nghiệp! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Minh Mỹ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HỒNG - THÀNH PHỐ TAM KỲ Học viên: Nguyễn Minh Mỹ Chuyên ngành: KTXD cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.25 Khóa: K33 - Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Ngày với phát triển vƣợt bậc công nghệ thơng tin, để giảm thiểu tối đa chi phí, nhân công thời gian ngày nhiều công ty xây dựng giới Việt Nam ứng dụng cơng nghệ BIM (Building Information Modeling) lợi ích to lớn mang lại vòng đời dự án Đề tài nghiên cứu tác giả hệ thống hóa liên kết phần mềm từ Infraworks – Revit – Navisworks đƣa mơ hình ứng dụng cơng nghệ BIM để giúp cho doanh nghiệp xây dựng Việt Nam thấy rõ đƣợc lợi ích cơng nghệ BIM mang lại Đồng thời tác giả hy vọng ngày nhiều doanh nghiệp xây dựng Việt Nam mạnh dạn đầu tƣ áp dụng công nghệ BIM để nâng cao hiệu ngành xây dựng, bƣớc vƣơn lên ngang với doanh nghiệp giới có nhƣ cạnh tranh đƣợc môi trƣờng ngày khốc liệt ngành xây dựng Từ khóa – Cơng nghệ, BIM APPLICATION RESEARCH BIM TECHNOLOGY FOR NGUYỄN HOÀNG BRIDGE - TAM KỲ CITY Abstract - Nowadays, with the beyond development of Information Technology, to save mostly labor cost and duration in controling construction projects, many Construction Companies in the World (include Vietnam) apply Building Information Modeling (B.I.M) technology because of its huge advantages To assist a number of Construction Companies in Vietnam understand more about advantages of B.I.M, research topic of Writer systemize and link the software from Infraworks – Revit – Navisworks and give application model BIM technology Furthermore, the Writer realy hopes that in the future many Construction Companies in Vietnam will apply B.I.M Technology, step by step reach to the class of Construction Companies in the World It seems the only way to compete in a more and more difficult economic environment of Construction Industry Key words – Technology, BIM MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .2 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BIM .4 1.1.1 Định nghĩa BIM .4 1.1.2 Quá trình hình thành phát triển 1.2 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BIM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.2.1 Tình hình ứng dụng cơng nghệ BIM nƣớc giới 1.2.2 Tình hình ứng dụng cơng nghệ BIM Việt Nam 10 1.2.2.1 Cơ quan quản lý nhà nƣớc xây dựng 11 1.2.2.2 Đơn vị chủ đầu tƣ .12 1.2.2.3 Đơn vị tƣ vấn 12 1.2.2.4 Đơn vị nhà thầu xây dựng 14 1.2.2.5 Đơn vị khác 15 1.3 LỢI ÍCH CỦA CƠNG NGHỆ BIM TRONG CÁC NGÀNH XÂY DỰNG 15 1.3.1 Đối với chủ đầu tƣ 16 1.3.2 Đối với đơn vị tƣ vấn thiết kế 16 1.3.3 Đối với đơn vị quản lý dự án .17 1.3.4 Đối với nhà thầu thi công xây dựng, lắp đặt thiết bị cơng trình 17 1.3.5 Đối với đơn vị quản lý, vận hành cơng trình .18 1.3.6 Đối với quan quản lý nhà nƣớc xây dựng 18 1.4 NHỮNG THÁCH THỨC TRONG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM Ở VIỆT NAM 19 1.4.1 Về chủ trƣơng 19 1.4.2 Về sách 19 1.4.3 Về quy trình, đào tạo 20 1.4.4 Về công cụ, giải pháp công nghệ .21 1.5 KẾT LUẬN .21 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 22 2.1 CƠNG NGHỆ MƠ HÌNH 3D CAD THƠNG THƢỜNG 22 2.2 HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG CAD HAI CHIỀU 22 2.3 SO SÁNH QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC GIỮA BA CHIỀU BIM VỚI HAI CHIỀU CAD HIỆN NAY 23 2.4 CƠNG NGHỆ MƠ HÌNH BIM 4D TRONG LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG XÂY DỰNG 24 2.4.1 Mơ hình 3D-BIM 24 2.4.2 Mơ hình 4D-BIM 25 2.5 CÁC CÔNG CỤ PHẦN MỀM HỖ TRỢ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 25 2.5.1 Autodesk Revit 26 2.5.2 AutoCAD Civil 3D 28 2.5.2 Phần mềm Navisworks 30 2.5.3 Phần mềm Infraworks 32 2.6 QUY TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 33 2.7 KẾT LUẬN 34 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM 35 3.1 TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU .35 3.1.1 Quy mô thiết kế 35 3.1.2 Giải pháp thiết kế kết cấu 36 3.1.2.1 Kết cấu nhịp 36 3.1.2.2 Kết cấu phần dƣới 36 3.1.3 Tổ chức thi công 36 3.1.3.1 Chuẩn bị mặt 36 3.1.3.2 Thi công mố trụ cầu 37 3.1.3.3 Thi công kết cấu nhịp 37 3.1.3.4 Tiến độ thi công cầu 37 3.1.3.5 Các vấn đề cần lƣu ý 37 3.2 ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ BẰNG PHẦN MỀM INFRAWORKS .38 3.2.1 Xây dựng mơ hình tự nhiên ví trí xây dựng cơng trình cầu 38 3.2.2 Mơ hình phƣơng án thiết kế cầu 39 3.2.3 Tạo dựng kiến trúc cảnh quan xung quanh cơng trình 40 3.2.4 Kết hợp Civil 3D, 3ds Max mô xe chạy 43 3.3 ỨNG DỤNG REVIT VÀ CIVIL 3D MƠ HÌNH CƠNG TRÌNH CẦU 48 3.3.1 Nhập file từ Autocad vào revit phục vụ xây dựng mơ hình cơng trình cầu .48 3.3.2 Mơ hình phận cầu 49 3.3.3 Mơ hình kết cấu thép 52 3.3.4 Khung tên, nét in, trình bày vẽ 54 3.4 ỨNG DỤNG NAVISWORKS QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG .56 3.4.1 Kiểm tra va chạm kết cấu .56 3.4.2 Quản lý thơng tin mơ hình cơng trình 59 3.4.3 Trình diễn tiến độ thi cơng 59 3.5 Kết luận 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .65 KẾT LUẬN .65 KIẾN NGHỊ 65 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.4: Cầu Sài Gịn áp dụng cơng nghệ BIM 10 Hình 2.1 So sánh AUTOCAD BIM 24 Hình 2.2: Mơ hình 3D-BIM 24 Hình 2.3: Mơ hình 4D-BIM 25 Hình 2.4: Các phần mềm áp dụng công nghệ BIM .25 Hình 2.5: Sơ đồ thể ứng dụng phần mềm cho cơng trình cầu 26 Hình 2.6: Mơ hình cầu giàn phần mềm revit 26 Hình 2.7: Mơ hình cơng trình cầu đƣờng phần mềm Civil 3D 28 Hình 2.8: Mơ hình thi cơng cầu liên tục phần mềm Navisworks 31 Hình 2.9: Mơ hình cơng trình cầu phần mềm Infraworks 32 Hình 3.1: Phối cảnh đƣờng Điện Biên Phủ thành phố Tam Kỳ 35 Hình 3.2: Sử dụng cơng cụ Model Builder tải liệu mơ hình dự án 38 Hình 3.3: Lấy liệu địa hình khu vực xây dựng cầu .38 Hình 3.4: Khai báo mặt cắt ngang cầu 39 Hình 3.5: Thiết kế đƣờng Infraworks 39 Hình 3.6: Thiết kế cầu Infraworks .40 Hình 3.7: Thêm đối tƣợng: Cây xanh, nhà, cửa hàng dịch vụ, xe cộ… .40 Hình 3.8: Cầu Nguyễn Hồng nhìn từ hƣớng Ga 41 Hình 3.9: Cầu Nguyễn Hồng nhìn từ hƣớng đƣờng Lý Thƣờng Kiệt 41 Hình 3.10: Cảnh quan cầu nhìn từ hƣớng đƣờng dẫn 42 Hình 3.11: Cảnh quan cầu nhìn từ hƣớng đƣờng Nguyễn Hồng 42 Hình 3.12: Phƣơng án kiến trúc đƣờng dẫn đầu cầu .42 Hình 3.13: Xuất file IMX để nhập vào civil 3d 43 Hình 3.14: Nhập file IMX vào civil 3d 43 Hình 3.15: Trên civil 3d xuất file Vsp3d vào 3ds Max 44 Hình 3.16: Khai báo mơ hình xe chạy 3ds Max 44 Hình 3.17: Xuất file DAE để nhập vào Infraworks 45 Hình 3.18: Nhập file đƣợc xuất từ 3ds Max vào lại Infraworks 45 Hình 3.19: Khai báo di chuyển Camera 46 Hình 3.20: Xuất phim trình diễn dự án 46 Hình 3.21: Dùng cơng cụ Storyboard creator thiết lập chế độ trình diễn dự án .47 Hình 3.22: Mơ hình xe chạy cầu 47 Hình 3.23: Mơ hình xe chạy theo đƣờng Nguyễn Hoàng .48 Hình 3.24: Nhập File Autocad vào revit .48 Hình 3.25: Dùng Family Metric Generic model mơ hình phận cầu 49 Hình 3.26: Mơ hình trụ cầu revit 49 Hình 3.27: Mơ hình mố cầu revit 49 Hình 3.28: Mơ hình dầm Super - T revit 50 Hình 3.29: Mơ hình mặt cầu lề hành 50 Hình 3.30: Đƣa mơ hình phận cầu vào dự án 50 Hình 3.31: Mặt cắt phận kết cấu nhịp 51 Hình 3.32: Bố trí chung cầu 51 Hình 3.33: Bố trí thép mặt cắt 2D 52 Hình 3.34: Bố trí thép trực tiếp mơ hình 3D 52 Hình 3.35: Mơ hình cốt thép trụ cầu 53 Hình 3.36: Mơ hình cốt thép dầm cầu 53 Hình 3.37: Mơ hình cốt thép mố cầu .54 Hình 3.38: Tạo khung tên vẽ Title block .54 Hình 3.39: Chỉnh sửa, trình bày in 55 Hình 3.40: Trình bày, in vẽ 2D trụ cầu 55 Hình 3.41: Trình bày, in vẽ 3D tách kết cấu 56 Hình 3.42: Revit export sang Navisworks .57 Hình 3.43: Nhập mơ hình từ Revit vào Navisworks .57 Hình 3.44: Kiểm tra va chạm phận cơng trình Navisworks 58 Hình 3.45: Xuất kết kiểm tra xung đột 58 Hình 3.46: Quản lý thơng tin mơ hình cơng trình 59 Hình 3.47: Quản lý khối lƣợng mơ hình cơng trình 59 Hình 3.48: Tiến độ thi cơng tổng thể cơng trình cầu .60 Hình 3.49: Giai đoạn phần mố thi cơng 60 Hình 3.50: Giai đoạn phần mố phía An Mỹ hồn thành thi cơng trụ cầu .61 54 Hình 3.37: Mơ hình cốt thép mố cầu 3.3.4 Khung tên, nét in, trình bày vẽ Hình 3.38: Tạo khung tên vẽ Title block 55 Hình 3.39: Chỉnh sửa, trình bày in Hình 3.40: Trình bày, in vẽ 2D trụ cầu 56 Hình 3.41: Trình bày, in vẽ 3D tách kết cấu 3.4 ỨNG DỤNG NAVISWORKS QUẢN LÝ TIẾN ĐỘ THI CÔNG 3.4.1 Kiểm tra va chạm kết cấu Một nguyên nhân gây chậm trễ dự án xây dựng va chạm phận cơng trình Đơn vị thi cơng phải chờ đợi giải bên tham gia dự án nhƣ tƣ vấn giám sát, đơn vị thiết kế, chủ đầu tƣ… Chính từ ban đầu phải có cơng tác kiểm tra va chạm phận cơng trình Để từ có biện pháp phản hồi xử lý kịp thời bên tham gia dự án, tránh đƣợc lãng phí thời gian cơng trình đƣợc thi cơng thực tế Từ mơ hình 3d-Bim phần mềm revit ta tiến hành export sang Navis works Sau dùng chức phần mềm để tiến hành kiểm tra, phân tích va chạm phận cơng trình 57 Hình 3.42: Revit export sang Navisworks Hình 3.43: Nhập mơ hình từ Revit vào Navisworks 58 Hình 3.44: Kiểm tra va chạm phận cơng trình Navisworks Hình 3.45: Xuất kết kiểm tra xung đột 59 3.4.2 Quản lý thơng tin mơ hình cơng trình Hình 3.46: Quản lý thơng tin mơ hình cơng trình Hình 3.47: Quản lý khối lượng mơ hình cơng trình 3.4.3 Trình diễn tiến độ thi cơng Mơ tiến độ thi công diễn hoạt 4D Hiện việc mô tiến độ thi công đƣợc thực dễ dàng phần mềm Navisworks Phần mềm mô tiến độ theo theo ý đồ ngƣời lập tiến độ thi công, đƣợc mô cách trực quan sinh động mơ hình giai đoạn thi công đƣợc hiển thị dƣới dạng màu sắc ngƣời sử dụng thiết lập Từ mơ hình 3d export sang Navisworks, đồng thời ta import tiến độ thi cơng lập trƣớc vào Navis Works, sau tiến hành gán cấu kiện mơ hình vào tiến thi cơng Thực lệnh simulate phần mềm mô tiến độ thi công mơ hình 3d giống nhƣ cơng trình thi cơng thực tế 60 Hình 3.48: Tiến độ thi cơng tổng thể cơng trình cầu Hình 3.49: Giai đoạn phần mố thi cơng 61 Hình 3.50: Giai đoạn phần mố phía An Mỹ hồn thành thi cơng trụ cầu Hình 3.51: Giai đoạn phần mố, trụ cầu hồn thành thi cơng lao lắp dầm 62 Hình 3.52: Giai đoạn phần mố, trụ cầu, dầm hoàn thành phần mặt cầu thi cơng Hình 3.53: Giai đoạn hồn thiện phần mặt cầu 63 Hình 3.54: Mơ q trình lao lắp dầm cầu Hình 3.55: Lồng ghép trình lao lắp dầm vào tiến độ thi công tổng thể cầu 64 3.5 Kết luận - Chƣơng luận văn triển khai cơng nghệ BIM cho cơng trình cụ thể Cầu Nguyễn Hoàng, Thành phố Tam Kỳ - Tác giả sử dụng công cụ phần mềm hỗ trợ công nghệ BIM: Infraworks, 3ds Max, Revit, Civil 3D, Navisworks triển khai hệ thống BIM 4D cho cơng trình cầu Nguyễn Hồng 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Hiện BIM xu hƣớng phát triển nhanh, đƣợc áp dụng mạnh mẽ đƣợc coi chủ đạo ngành xây dựng nhiều nƣớc giới khu vực Trên giới, nghiên cứu đƣợc triển khai để ứng dụng BIM triệt để vào dự án đầu tƣ xây dựng khai thác tối đa lợi ích mang lại Tuy nhiên, cần có nhìn đắn BIM: Đó khơng phải chìa khóa vạn giải đƣợc vấn đề dự án cách tự động Con ngƣời nhân tố chủ đạo BIM với cơng cụ quy trình hỗ trợ việc thực dự án Mặc dù có nhiều tính ƣu việt, việc triển khai ứng dụng BIM có nhiều rào cản tiêu tốn nhiều nguồn lực Tại Việt Nam có số cơng trình áp dụng BIM mang lại hiệu thiết thực Việt Nam đứng trƣớc hội nằm nƣớc triển khai BIM mạnh mẽ qua nâng cao suất hiệu đầu tƣ xây dựng cơng trình Tuy nhiên việc áp dụng đại trà công nghệ vào lĩnh vực rộng có liên quan đến nhiều Bộ, ngành, địa phƣơng gặp phải thách thức định việc phối hợp triển khai Điều địi hỏi phải có đạo đồng thống Chính phủ tới Bộ, ngành, địa phƣơng có liên quan việc triển khai bƣớc lộ trình đề xuất nhƣ ban hành hƣớng dẫn, tiêu chuẩn, định hƣớng cụ thể cho việc đào tạo nguồn nhân lực, triển khai thí điểm, hỗ trợ đơn vị triển khai … Những kết cụ thể đạt đƣợc đề tài: - Ứng dụng công nghệ BIM 4D cho công trình cầu Nguyễn Hồng; - Dựa vào cơng cụ BIM giúp cho kỹ sƣ thiết kế nhanh chóng đƣa phƣơng án thiết kế trực quan - Mơ hình nhanh chóng xác phận kết cấu cơng trình cầu - Trích xuất khối lƣợng tự động, giải xung đột phận giúp cho giảm nhiều thời gian, sai sót chờ đợi cơng trình đƣợc thi cơng thực tế - Thể đƣợc khối lƣợng công việc hoàn thành thời điểm tiến độ đƣợc lập mơ hình trực quan sinh động, - Tạo mơ hình liệu phục vụ tốt cho cơng tác quản lý, khai tác, vận hành sau Qua đây, khẳng định rằng: Việc áp dụng công nghệ BIM cho cơng trình cầu thực tế hồn tồn thiết thực KIẾN NGHỊ - Nghiên cứu tác giả hy vọng lớn làm tảng cho nghiên cứu nhƣ 5d BIM 6d BIM 66 - Cần phải xây dựng trình cấp có thẩm để sớm ban hành ban hành đề án “Lộ trình áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) thiết kế, xây dựng quản lý cơng trình” với mục tiêu nâng cao chất lƣợng, hiệu lĩnh vực hoạt động đầu tƣ xây dựng cơng trình 67 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đại (2015), “Ứng dụng công nghệ BIM 4D lập tiến độ thi công công trình xây dựng”, Luận văn thạc sỹ, Trƣờng Đại học kiến trúc Hà Nội [2] Trƣơng Quang Thông (2016), “Ứng dụng công nghệ BIM phần mềm Naviswork để nâng cao hiệu quản lý tiến độ thi công cơng trình xây dựng”, Luận văn thạc sỹ, Trƣờng Đại học cơng nghệ thành phố Hồ Chí Minh [3] Website https://www.autodesk.com/ [4] Website http://congnghebim.vn/ [5] Website http://bim.edu.vn / [6] Website http://hoixaydunghcm.vn / Các tài liệu liên quan: Các báo cáo đề tài BIM, viết tạp chí liên quan đến BIM … 68 ... hóa cho cơng trình cụ thể Cầu Nguyễn Hoàng Tam Kỳ chƣơng CHƢƠNG 35 ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM 3.1 TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU - Cầu. .. TRÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 33 2.7 KẾT LUẬN 34 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HOÀNG THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM 35 3.1 TỔNG QUAN CƠNG TRÌNH... nghiệp! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Minh Mỹ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM CHO CƠNG TRÌNH CẦU NGUYỄN HỒNG - THÀNH PHỐ TAM KỲ Học viên: Nguyễn Minh Mỹ Chuyên ngành: KTXD cơng trình giao thơng Mã số: