Hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ BIM thông qua quy trình thực hiện dự án nhà biệt thự 3 tầng

Thông qua quy trình thực hiện một dự án cụ thể là nhà biệt thự 3 tầng, nhóm tác giả giới thiệu ưu điểm và lợi ích của việc ứng dụng BIM. Qua đó, bài báo nêu bật ý nghĩa thiết thực của việc nghiên cứu, học tập phương pháp sử dụng các phần mềm liên quan đến BIM dành cho sinh viên trong các trường đại học.

HIỆU QUẢ CỦA VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM THÔNG QUA QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN NHÀ BIỆT THỰ TẦNG Phạm Thành Nhân, Nguyễn Hoài Phong, Nguyễn Văn Hịa, Hà Trần Hồng Phi Long, Đặng Quang Huy GVHD TS Nguyễn Văn Giang Khoa Xây dựng, Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh (HUTECH) TĨM TẮT Mặc dù cịn non trẻ, việc ứng dụng cơng nghệ Mơ hình thơng tin cơng trình – Building Information Modeling (BIM) ngành xây dựng chứng minh hiệu thiết thực năm gần Bài báo cung cấp nhìn tổng quan hệ thống phần mềm công dụng chúng chuỗi công tác thiết kế - thi công – quản lý tiến độ xây dựng cơng trình nhà dân dụng Thơng qua quy trình thực dự án cụ thể nhà biệt thự tầng, nhóm tác giả giới thiệu ưu điểm lợi ích việc ứng dụng BIM Qua đó, báo nêu bật ý nghĩa thiết thực việc nghiên cứu, học tập phương pháp sử dụng phần mềm liên quan đến BIM dành cho sinh viên trường đại học Từ khóa: BIM, quy trình thiết kế, lập dự tốn, nhà biệt thự, cơng trình dân dụng MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 diễn mạnh mẽ tác động đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, có xây dựng Nhiều công nghệ phát triển ứng dụng thiết kế, thi cơng quản lý cơng trình Một công nghệ việc sử dụng Mơ hình thơng tin cơng trình – BIM (Building Information Modeling) BIM phát triển mạnh đánh giá công nghệ chủ đạo ngành xây dựng Hiện nay, BIM áp dụng bắt buộc ngành xây dựng nhiều nước Mỹ, Anh, Singapore, số nước khác cấp độ khác Theo nghiên cứu tác giả [1], việc áp dụng BIM thiết kế, xây dựng quản lý vận hành cơng trình triển khai với đề án ứng dụng BIM hoạt động thiết kế, xây dựng vận hành cơng trình Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 22/12/2016 Sau đó, kế hoạch thực đề án hướng dẫn tạm thời việc áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình giai đoạn thí điểm Bộ Xây dựng ban hành Do việc áp dụng BIM hoạt động thiết kế, xây dựng quản lý vận hành cơng trình Việt Nam có sở để phát triển Nhiều nghiên cứu công nghệ BIM thực hiện, chẳng hạn [1-4] Nhằm bổ sung thông tin ví dụ thực tế việc nghiên cứu ứng dụng BIM xây dựng, báo cung cấp chi tiết quy trình thực dự án cụ thể nhà biệt thự tầng, xây dựng quận Thủ Đức, TP.HCM, có quy mơ diện tích mặt 30x35 m , bao gồm bước: thiết kế kiến trúc cảnh quan, thiết kế kết cấu, thiết kế diện nước hệ thống kĩ thuật (MEP), lập tiến độ thi công, khai triển vẽ kỹ thuật thi cơng Thơng qua báo, nhóm tác giả giới thiệu ưu điểm lợi ích việc ứng dụng BIM Qua đó, báo nêu bật ý nghĩa thiết thực việc nghiên cứu, học tập phương pháp sử dụng phần mềm liên quan đến BIM dành cho sinh viên trường đại học 504 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BIM 2.1 Định nghĩa BIM (Building Information Modeling) Trong tiêu chuẩn quốc gia Mỹ, BIM định nghĩa sau: “BIM thể kỹ thuật số đặc trưng vật lý chức cơng trình Nó dùng nguồn chia sẻ thông tin cơng trình cho bên liên quan để làm sở đáng tin cậy cho định suốt vịng đời cơng trình, từ hình thành ý tưởng tháo dỡ cơng trình” [2] Autodesk định nghĩa BIM sau: “BIM tiến trình liên quan đến việc tạo lập sử dụng mơ hình 3D thơng minh để thơng tin truyền thông định dự án Việc thiết kế, diễn họa, mô hợp tác thực công cụ BIM cho phép tất bên liên quan hiểu rõ dự án suốt vịng đời BIM giúp cho việc đạt mục tiêu dự án dễ dàng hơn” [3] 2.2 Nguyên lý hoạt động Về chất, BIM hồ sơ thiết kế gồm sở liệu kỹ thuật số, chứa mối liên hệ logic mặt khơng gian, kích thước, số lượng, vật liệu cấu kiện, phận cơng trình Tất thông tin liệu kỹ thuật liên quan đến cơng trình trao đổi sửa trực tiếp qua phần mềm Người dùng kết hợp thơng tin phận cơng trình khác định mức, đơn giá, tiến độ thi công… để tạo nên mơ hình trực ảo cơng trình, nhằm đạt mục đích tối ưu hóa thiết kế, thi cơng vận hành quản lí cơng trình [4] Các phần mềm mơn liên quan BIM (Hình 1): – Revit Architecture: thể vẽ cách trực quan, chi tiết, cụ thể, dễ hình dung phần mềm khác AutoCAD… – Robot Structure: tính tốn nội lực, bố trí thép tự động theo tiêu chuẩn, kiểm tra khả chịu lực cấu kiện – Revit Structure: triển khai, bố trí thép cách chi tiết, dễ kiểm sốt, dễ hình dung – Katapro: thể vẽ chi tiết nhanh chóng, cụ thể, tự động – Navisworks: kiểm tra va chạm môn, quản lý tiến độ, vốn đầu tư cách dễ dàng – Lumion: tạo hiệu ứng không gian ảo giúp chủ đầu tư cảm nhận rõ cơng trình H nh 1: Hệ thống mơn liên quan quy trình BIM 505 VÍ DỤ ÁP DỤNG Trong phạm vi báo này, nhóm tác giả lựa chọn giới thiệu quy trình ứng dụng cơng nghệ BIM chuỗi hoạt động thiết kế - dự toán – quản lý tiến độ thơng qua dự án xây dựng cơng trình nhà biệt thự với thơng tin sau (Hình 2): – Địa điểm xây dựng: Đường Độc Lập, phường Trường Thọ, quận Thủ Đức, TP HCM – Quy mô công trình: dãy nhà, dãy gồm lầu (cao 11,9 m), dãy gồm lầu (cao 3,9 m); ngồi cịn có hồ bơi, sân vườn chỗ đậu xe – Diện tích mặt xây dựng: 30x35 m – Kết cấu cơng trình: bê tơng cốt thép H nh 2: Phối cảnh cơng trình biệt thự tầng KẾT QUẢ THỰC HIỆN 3.1 Thiết kế kiến trúc cơng trình Cơng trình mơ hình hóa phần mềm đồ họa Revit Architecture, kiến trúc ngoại thất nội thất mô tả chi tiết hình phối cảnh khơng gian Bằng tiện ích phần mềm ta truy xuất dễ dàng vẽ mặt đứng, mặt tầng, mặt cắt dọc mặt cắt ngang (Hình 3) để thuận tiện việc kiểm tra kích thước, lưới cột, cốt cao độ, chức sử dụng phòng, bố trí cửa, đèn chiếu sáng tiện nghi… Cơng việc tiết kiệm nhiều thời gian so với việc dựng vẽ thủ công phần mềm AutoCAD Ngoài ra, nhằm giúp chủ đầu tư cảm nhận chân thật cơng trình, phần mềm Lumion cho phép dựng mơ hình thực tế ảo Dữ liệu liên kết với mơ hình kiến trúc, giúp việc thực nhanh chóng xác (a) Mặt đứng (b) Mặt (c) Phối cảnh nội thất H nh 3: Các vẽ kiến trúc xuất từ phần mềm Revit Architecture Lumion 3.2 Thiết kế kết cấu công trình Nội lực cơng trình tính tốn phần mềm Robot Structure Mơ hình phân tích theo tiêu chuẩn thiết lập từ trước Từ nội lực xuất (Hình 4), phần mềm tự động hóa tính tốn số lượng cốt thép bố trí tất tiết diện cấu kiện Qua tìm vị trí tiết diện có nội lực biến dạng nguy hiểm cơng trình 506 (a) Momen dầm (b) Lực dọc cột (c) Momen sàn H nh 4: Kết tính tốn nội lực xuất từ phần mềm Robot Structure 3.3 Thể vẽ kết cấu cơng trình Mơ hình kết cấu liên kết trực tiếp từ mơ hình kiến trúc thiết kế từ trước Sau đó, vẽ kết cấu thể phần mềm Revit Structure, với hệ lưới trục, cốt cao độ đồng Phần mềm xuất tự động vẽ mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt kết cấu khung vị trí (Hình 5), tiết kiệm nhiều thời gian so với phương pháp vẽ 2D truyền thống Ngoài ra, phần mềm cịn có khả thể cốt thép vị trí nút khung, giúp người thiết kế đánh giá hợp lý yêu cầu cấu tạo, từ kịp thời điều chỉnh phương án thiết kế nhằm tạo thuận tiện cho công tác thi công (a)Thép vị trí nút khung (b) Thép cầu thang (c) Thép dầm H nh 5: Cốt thép xuất từ Revit Structure 3.4 Thiết kế hệ thống kỹ thuật cơng trình Hệ thống kỹ thuật cơng trình, bao gồm đường ống cấp thoát nước, đường dây điện, đèn chiếu sáng, máy điều hịa khơng khí thiết lập phần mềm Revit MEP với hình ảnh 3D giúp người thiết kế nhìn tổng thể cách bố trí tồn cơng trình, qua dễ dàng tìm sai sót trước đưa vào thi cơng (Hình 6) (a) Mặt hệ thống điện (b) Hệ thống nước H nh 6: Kết tính tốn nội lực xuất từ phần mềm Robot Structure 3.5 Kiểm tra xung đột mơn Q trình thiết kế ln xảy xung đột vẽ kiến trúc, kết cấu, điện, nước hệ thống kỹ thuật khác Bằng cách sử dụng phần mềm Navisworks, người chủ trì thiết kế dễ dàng phát xung đột trước thi cơng thực tế (Hình 7), nhằm giảm hiệu chi phí sửa chữa, rút ngắn thời gian khắc phục chờ đợi thay đổi lại thiết kế bên 507 H nh 7: Kiểm tra xung đột cấu tạo phần mềm Navisworks 3.6 Thể vẽ thi công (shop drawing) Shop drawing công đoạn triển khai vẽ phục vụ công tác thi công Bằng cách sử dụng phần mềm Katapro, người thiết kế thực nhanh chóng thuận tiện vẽ khai triển kết cấu, thống kê cốt thép… với nét vẽ quy cách phù hợp theo tiêu chuẩn quy định (Hình 8) H nh 8: Bản vẽ chi tiết cốt thép dầm thực Katapro 3.7 Lập dự tốn quản lý tiến độ Tiến độ cơng trình dự tốn chi phí thiết lập phần mềm Microsoft Project (Hình 9) Sau đó, liệu liên kết với phần mềm Navisworks để chạy tiến độ 3D H nh : Các hình ảnh tiến độ thực Microsoft Project KẾT LUẬN Thông qua ví dụ áp dụng cụ thể cho dự án nhà biệt thự tầng trỉnh bày báo, BIM chứng tỏ cơng cụ hữu ích cho việc thiết kế cơng trình thúc đẩy trình thiết kế tổng thể với hợp tác chặt chẽ bên có liên quan Nó cung cấp khả mơ phân tích hiệu cơng trình, cho phép nhà thiết kế cải thiện thiết kế lựa chọn phương án thiết kế tối ưu BIM công nghệ nên để áp dụng BIM thiết kế cơng trình thành cơng địi hỏi phải có nguồn nhân lực đào tạo cẩn thận Do đó, khóa học BIM nên đưa vào chương trình đào tạo trường đại học, trung tâm nghiên cứu chuyển giao công nghệ ngành xây dựng 508 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Tâm Đan, Ngô Hồng Năng (2018) Ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình thiết kế cơng trình (BIM) Tạp chí Kiến trúc 12:84-89 [2] NIBMS-US (2015), National BIM Standard-United States, www.nationalbimstandard.org [3] Autodesk (2017) BIM: Building information modeling Website https://www.autodesk.co.uk/solutions /building-information-modeling/overview [4] 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, Trường Đại học Duy Tân 4(17):68-74 509 ... giới thiệu quy trình ứng dụng cơng nghệ BIM chuỗi hoạt động thiết kế - dự toán – quản lý tiến độ thơng qua dự án xây dựng cơng trình nhà biệt thự với thơng tin sau (Hình 2): – Địa điểm xây dựng:... độ 3D H nh : Các hình ảnh tiến độ thực Microsoft Project KẾT LUẬN Thông qua ví dụ áp dụng cụ thể cho dự án nhà biệt thự tầng trỉnh bày báo, BIM chứng tỏ cơng cụ hữu ích cho việc thiết kế cơng trình. .. liên quan đến việc tạo lập sử dụng mơ hình 3D thơng minh để thơng tin truyền thông định dự án Việc thiết kế, diễn họa, mô hợp tác thực công cụ BIM cho phép tất bên liên quan hiểu rõ dự án suốt