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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

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