Tài liệu nghiên cứu BIM : KIẾN THỨC, KỸ NĂNG ÁP DỤNG BIM Tài liệu nghiên cứu BIM : KIẾN THỨC, KỸ NĂNG ÁP DỤNG BIM Tài liệu nghiên cứu BIM : KIẾN THỨC, KỸ NĂNG ÁP DỤNG BIM Tài liệu nghiên cứu BIM : KIẾN THỨC, KỸ NĂNG ÁP DỤNG BIM
BIM DÀNH CHO TƯ VẤN THIẾT KẾ
Tổng quan
BIM cho phép kiến trúc sư và kỹ sư các bộ môn hợp tác trên cùng một mô hình, từ đó tiết kiệm thời gian và công sức trong việc thay đổi thiết kế Công nghệ này giúp kiểm soát và giảm thiểu các thay đổi, đồng thời đơn giản hóa quá trình điều chỉnh khi có sự thay đổi trong thiết kế.
1.1.1 Lợi ích của BIM đối với tư vấn thiết kế
Có 6 lợi ích chính của BIM mang lại cho tư vấn thiết kế:
Mô hình 3 chiều trực quan của công trình sẽ giúp dễ dàng trong việc thuyết trình, đánh giá và lựa chọn các giải pháp thiết kế hiệu quả.
Việc áp dụng BIM (Mô hình thông tin xây dựng) không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng thiết kế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều chỉnh thiết kế Hơn nữa, BIM giúp hạn chế sai sót trong quá trình thực hiện, từ đó tối ưu hóa hiệu quả công việc trong ngành xây dựng.
Việc sử dụng BIM trong thiết kế mang lại nhiều lợi ích nhờ sự phối hợp đồng thời giữa các bộ môn thiết kế, giúp hiển thị thông tin một cách trực quan Điều này không chỉ nâng cao chất lượng thiết kế mà còn giảm thiểu mâu thuẫn giữa thiết kế tại văn phòng và thi công ngoài hiện trường Các thiết kế trên nền tảng BIM được liên kết chặt chẽ, cho phép khi điều chỉnh một cấu kiện trong mô hình của bộ môn này, những thay đổi sẽ tự động đồng bộ trên mô hình của các bộ môn khác, từ đó tăng cường hiệu quả trong việc điều chỉnh thiết kế.
- Công tác đo bóc khối lượng và lập dự toán chi phí của công trình được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác:
Việc áp dụng mô hình thông tin công trình 3D cùng với phần mềm đo bóc khối lượng giúp tự động hóa quy trình đo bóc khối lượng công trình Khi có cơ sở dữ liệu giá hợp lý, quá trình xác định chi phí xây dựng sẽ được rút ngắn đáng kể Tiện ích này đặc biệt quan trọng trong giai đoạn thiết kế, khi các thay đổi diễn ra thường xuyên, giúp chủ đầu tư nhanh chóng có thông tin để đưa ra quyết định lựa chọn phương án tối ưu.
Việc phân tích mức độ sử dụng năng lượng của các phương án thiết kế trở nên thuận lợi nhờ vào các công cụ hỗ trợ, từ đó góp phần thúc đẩy hướng thiết kế bền vững với môi trường.
Việc tích hợp thông tin trong BIM giúp các nhà thiết kế tính toán nhu cầu sử dụng năng lượng của phương án thiết kế thông qua các công cụ như eQUEST, đồng thời áp dụng các tiêu chuẩn thiết kế xanh như LEED và LOTUS để đánh giá tính bền vững của công trình Nhờ đó, họ có thể điều chỉnh phương án thiết kế kịp thời, từ đó tiết kiệm thời gian và chi phí cho dự án.
Việc áp dụng quy trình BIM trong các doanh nghiệp tư vấn thiết kế tại Việt Nam đang dần hình thành phong cách làm việc nhóm, đồng thời xây dựng môi trường làm việc chuyên nghiệp, hiện đại và hội nhập với xu thế toàn cầu.
Việc áp dụng công nghệ điện toán đám mây trong việc sử dụng, lưu trữ và trao đổi dữ liệu cho phép các nhóm làm việc từ xa dễ dàng phối hợp, thiết kế và chuyển giao sản phẩm một cách hiệu quả, đồng thời cải thiện khả năng lưu trữ.
1.1.2 Nhiệm vụ và công việc
Các nhiệm vụ cơ bản của các bên trong dự án BIM không có sự thay đổi quá nhiều, đối với đơn vị tư vấn thiết kế:
Các dịch vụ thiết kế bao gồm: thiết kế kiến trúc, thiết kế kết cấu và hạ tầng, thiết kế cơ điện và cấp thoát nước, thiết kế nội thất, cùng với thiết kế cảnh quan Những dịch vụ này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra không gian sống và làm việc tiện nghi, hiện đại và hài hòa với môi trường xung quanh.
- Các giai đoạn thiết kế: Thiết kế ý tưởng (sơ bộ), Thiết kế cơ sở, Thiết kế kỹ thuật, Thiết kế bản vẽ thi công;
- Các sản phẩm bàn giao: Bản vẽ 2D, Hình render, Thuyết minh kỹ thuật, Bảng tiên lượng…
Khi áp dụng BIM trong thiết kế, ngoài các yêu cầu công việc chính tương tự quy trình truyền thống, còn có các nhiệm vụ bổ sung như diễn họa bằng mô hình 3D, tạo video render liên quan đến mô hình, và thực hiện quá trình phối hợp giữa các bên liên quan.
Theo cuốn sách "The Uses of BIM" của Đại học Penn State, có tổng cộng 25 ứng dụng chính của BIM được phân bố qua các giai đoạn thực hiện dự án, từ giai đoạn lập kế hoạch cho đến giai đoạn vận hành, như được minh họa trong Hình 1.
Hình 1 Ứng dụng BIM trong các giai đoạn thực hiện dự án
Thông qua quá trình khảo sát thực tế, một báo cáo về lợi ích của các ứng dụng BIM đã được đưa ra như sau:
Hình 2 Lợi ích của các ứng dụng BIM trong quá trình thiết kế
Việc thiết lập, xem xét và đánh giá mô hình thiết kế, cùng với sự phối hợp đa bộ môn trong giai đoạn này, mang lại những lợi ích lớn nhất.
Các công việc chính liên quan đến BIM đối với đơn vị tư vấn thiết kế:
- Phát triển mô hình thiết kế;
- Phân tích, tính toán, mô phỏng thiết kế;
Mô hình hóa trong quá trình thiết kế
1.2.1 Lợi ích và mục tiêu
Lợi ích của mô hình hóa trong thiết kế là rất quan trọng, và mô hình 3D đóng vai trò thiết yếu trong quy trình BIM.
Công tác mô hình hóa trong quá trình thiết kế thiết kế có các mục đích chính sau đây:
- Nhằm biểu diễn những giải pháp thiết kế, tích hợp thông tin của công trình dưới dạng ba chiều;
- Nhằm sử dụng cho các nhiệm vụ khác trong quá trình thiết kế như diễn họa, phân tích, tính toán, mô phỏng và điều phối giữa các bộ môn;
- Hỗ trợ cho các tư vấn thiết kế, chủ đầu tư trong quá trình ra quyết định thiết kế
1.2.2 Quá trình phát triển của mô hình
Quá trình thiết kế bao gồm các giai đoạn chính không khác biệt so với quy trình truyền thống, bắt đầu từ việc lên ý tưởng, phát triển mô hình ý tưởng, thiết kế chi tiết, và cuối cùng là triển khai hồ sơ bản vẽ Trong giai đoạn lên ý tưởng, không nên sử dụng công cụ BIM ngay lập tức; việc này chỉ nên được thực hiện khi phát triển mô hình từ ý tưởng Điều này giúp đảm bảo rằng các ý tưởng kiến trúc cho công trình không bị giới hạn bởi các công cụ mô hình hóa của BIM.
Các mô hình được phát triển trong các giai đoạn thiết kế bao gồm:
- Mô hình thiết kế sơ bộ;
- Mô hình thiết kế cơ sở;
- Mô hình thiết kế kỹ thuật
Hình 3 Mức độ phát triển thông tin theo từng giai đoạn thiết kế
1.2.3 Phương án tạo lập mô hình
Có hai phương pháp tạo lập mô hình, trong đó các bên tham gia trong quá trình thiết kế sẽ:
- Cùng làm việc trên một mô hình duy nhất;
- Tạo lập các mô hình độc lập, tự kiểm tra các vấn đề trong mô hình đó
Cả hai phương pháp đều khả thi, nhưng điều quan trọng là phải duy trì tính nhất quán của mô hình Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, như đã được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1 Ưu, nhược điểm của việc sử dụng một mô hình chung và việc sử dụng nhiều mô hình độc lập Ưu điểm Nhược điểm
Sử dụng một mô hình chung
Phù hợp với bất kỳ giai đoạn nào Không thể theo dõi trạng thái của mô hình tại bất kỳ một thời điểm nào
Các bên khác nhau có thể sử dụng các nền tảng phần mềm khác nhau để thực hiện công việc, điều này dẫn đến khó khăn trong việc hợp tác trên một mô hình chung.
Sử dụng nhiều mô hình độc lập
Các bên liên quan trong dự án có quyền tự quyết định nền tảng phần mềm phù hợp cho việc triển khai công việc và thời gian chia sẻ dữ liệu.
Quá trình liên kết dữ liệu từ các mô hình riêng lẻ vào mô hình liên kết có thể cần tốn nhiều thời gian
1.2.4 Các phần mềm tạo lập mô hình
Hình 4 Các phần mềm tạo lập mô hình BIM
Các công cụ sau đây hỗ trợ mô hình tạo khối nhanh, cho phép tạo ra các nguyên mẫu ảo, tài liệu thi công và thiết kế chi tiết cho các công trình.
Với công cụ này, người dùng có thể dễ dàng tạo ra mô hình 3D bằng cách dựng các đường và khối, đồng thời tìm kiếm hàng ngàn sản phẩm trong thư viện miễn phí Phiên bản gần đây của Sketchup cũng hỗ trợ một số plugin cho phép tạo lập mô hình tham số và liên kết với môi trường dữ liệu chung.
Revit, một trong những phần mềm phổ biến nhất của Autodesk, là công cụ khởi tạo mô hình cho kiến trúc, kết cấu, kỹ thuật và thi công Phần mềm này chỉ tương thích với hệ điều hành Microsoft Windows.
ARCHICAD là phần mềm BIM tiên phong, được phát triển bởi Graphisoft, nổi bật với khả năng tạo hình khối 2D và 3D Phần mềm này tương thích với cả hệ điều hành Windows và Mac.
Một công cụ BIM dùng để vẽ, dựng mô hình và trình chiếu Tạo các bản vẽ 2D, mô hình 3D và mô hình thông tin của công trường
Phần mềm thiết kế và phân tích tài liệu giúp người dùng hình dung rõ ràng các yếu tố kiến trúc, kỹ thuật, điện và thiết kế kết cấu của công trình.
ALLPLAN Ứng dụng BIM tiêu biểu của Nemetschek dành cho Kiến trúc, Kĩ thuật và xây cầu
Kiến tạo và quản lí các cấp độ chế tạo và mô hình kết cấu 3D có độ chi tiết và khả năng thi công cao
CATIA, phần mềm được phát triển bởi công ty Dassault Systèmes của Pháp, ban đầu phục vụ cho ngành hàng không vũ trụ Tuy nhiên, phần mềm này cũng đã được ứng dụng trong lĩnh vực kiến trúc, đặc biệt là trong các công trình của Frank Gehry và cộng sự.
Các kĩ sư sử dụng SolidWorks để tạo mô hình BIM cho các tòa nhà hoặc cho việc thiết kế, bố trí và chế tạo sản phẩm/thiết bị
Công cụ DESIGN FOR FABRICATION được phát triển trên nền tảng đám mây 3DEXPERIENCE, cung cấp các mô hình tích hợp và tham số có khả năng tính toán đồng thời, giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và sản xuất.
Công cụ mô hình 3D miễn phí cho phép người dùng khởi tạo, sửa đổi và phân tích các đối tượng như đường cong, bề mặt NURBS, vật thể rắn, mô hình điểm đám mây và khối đa giác Ngoài ra, nó cũng cung cấp tài liệu, hoàn trả, tạo hiệu ứng và định dạng lại các mô hình một cách dễ dàng.
BRICSCAD BIM Được sử dụng như một quy trình tích hợp cho việc phác họa và dựng mô hình BIM
Các nhà thầu cơ khí, điện, và đường ống dẫn nước (MEP) áp dụng mô hình định hướng thiết kế để phát triển một mô hình chi tiết, phục vụ cho quá trình chế tạo và lắp đặt trong các công trình xây dựng.
Phân tích thiết kế trên BIM
Phân tích thiết kế trên BIM bao gồm các nội dung quan trọng như phân tích hệ thống xây dựng, phân tích kỹ thuật và phân tích kết cấu Chi tiết về từng nội dung này sẽ được trình bày trong Chương 2 của bộ tài liệu.
Điều phối để tìm ra xung đột trong thiết kế
Công tác điều phối trong xây dựng là quá trình phối hợp giữa các bộ môn nhằm phát hiện xung đột và va chạm giữa các cấu kiện và hệ thống trong công trình Đây là một trong những ứng dụng quan trọng nhất của BIM, mang lại nhiều lợi ích cho dự án.
Mô hình điều phối đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, giúp xác định và giải quyết các xung đột khó phát hiện trước đây một cách dễ dàng và đáng tin cậy hơn thông qua các công cụ phát hiện va chạm và công cụ phối hợp.
Công việc này bao gồm sự hợp tác giữa các bên tư vấn thiết kế thuộc các bộ môn khác nhau, nhằm kết hợp các mô hình thiết kế riêng lẻ thành một mô hình liên kết Qua đó, quá trình xem xét các va chạm và xung đột được thực hiện để đưa ra các phương án giải quyết hiệu quả.
Mô hình liên kết là sự kết hợp của các mô hình độc lập từ các bên tham gia, bao gồm mô hình kiến trúc, mô hình kết cấu và mô hình MEP Trong quá trình thiết kế, việc liên kết các mô hình này là rất quan trọng để đảm bảo tính đồng bộ và hiệu quả trong dự án.
Hình 5 Mô hình liên kết
Các mô hình độc lập cần được kiểm tra đầy đủ các điều kiện trước khi sử dụng trong quá trình phối hợp, bao gồm phiên bản, định dạng phù hợp và việc xử lý các xung đột.
1.4.2 Thực hiện các phiên họp điều phối
Sự tham gia của các bên liên quan trong thiết kế dự án BIM có sự khác biệt so với quy trình truyền thống, với việc các bên liên quan tham gia sớm hơn và hợp tác chặt chẽ hơn, như thể hiện trong Hình 6.
Hình 6 Sự tham gia của các bên trong quy trình thiết kế truyền thống và quy trình thiết kế trên BIM a Lập kế hoạch các phiên họp
Các bên liên quan đã thống nhất kế hoạch thực hiện các phiên họp điều phối từ giai đoạn thiết kế dự án Những phiên họp này thường được tổ chức hàng tuần, hàng tháng, hoặc theo tiến độ thiết kế để đảm bảo sự phối hợp hiệu quả trong quá trình triển khai.
Hiện nay, bên cạnh các cuộc họp trực tiếp, công cụ họp trực tuyến đang phát triển mạnh mẽ, cho phép các bên tham gia mà không cần có mặt tại phòng họp Điều này giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và chi phí di chuyển.
Hình 7 Các bên liên quan tham gia một cuộc họp điều phối thiết kế b Các thành phần tham gia họp điều phối
Phiên họp điều phối do điều phối viên BIM dẫn dắt, người sẽ chuẩn bị nội dung và thông báo thời gian cho các bên tham gia Sự chuẩn bị tốt của điều phối viên sẽ giúp cuộc họp diễn ra hiệu quả Điều phối viên BIM còn có trách nhiệm duy trì việc tạo lập và đảm bảo chất lượng của Mô hình thông tin.
- Tham gia xây dựng và triển khai Kế hoạch thực hiện BIM;
- Cập nhật Kế hoạch thực hiện BIM trong quá trình triển khai;
- Chỉ đạo thiết lập và duy trì các file dữ liệu;
- Đảm bảo các bên có liên quan thống nhất về Kế hoạch thực hiện BIM;
- Xác định và tạo điều kiện cho việc triển khai đào tạo nhân sự phù hợp với chiến lược thực hiện dự án;
- Đảm bảo phần cứng và phần mềm cần thiết cho việc triển khai;
Xây dựng mô hình phối hợp đa bộ môn từ mô hình BIM của các bộ môn là một bước quan trọng trong quy trình thực hiện BIM Việc xuất báo cáo xung đột tại các mốc quan trọng đã được xác định trước trong kế hoạch thực hiện BIM giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong dự án.
- Đảm bảo các xung đột trong mô hình BIM từng bộ môn được giải quyết trước khi phối hợp đa bộ môn
Vai trò của các bên trong quá trình phối hợp:
- Cung cấp mô hình thông tin và các thông tin thiết kế kịp thời cho các bên liên quan;
- Cung cấp phản hồi, chú thích và cập nhật kịp thời để làm rõ thiết kế khi được yêu cầu;
- Tham gia các buổi họp phối hợp thiết kế đầy đủ;
Để nâng cao hiệu quả phối hợp trong thiết kế, việc thảo luận và cộng tác với các bên liên quan là rất quan trọng nhằm giải quyết các va chạm và xung đột Chia nhỏ vấn đề phức tạp thành các vấn đề nhỏ hơn giúp dễ dàng quản lý và giải quyết Cần xác định thứ tự ưu tiên cho các vấn đề liên quan và đảm bảo rằng tất cả các vấn đề được xem xét và giải quyết kịp thời trong quy trình Bỏ qua một vấn đề có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng và gây ra sự chậm trễ, trong khi các vấn đề không được giải quyết sớm có thể tốn kém hơn trong các giai đoạn sau của dự án.
- Mặt đứng & Cấu kiện kết cấu, MEP;
- Chiều cao thông thủy & Sàn, dầm, cầu thang, MEP;
- Cửa đi, cửa sổ & Cấu kiện kết cấu, MEP;
- Cầu thang kiến trúc & Cầu thang kết cấu;
- Cấu kiện kết cấu & MEP;
Các khu vực được ưu tiên:
- Trục giao thông đứng (lõi cứng, thang thoát hiểm, ramp dốc…);
- Tầng chuyển/ tầng kỹ thuật;
Hình 8 Sơ đồ tổng thể quá trình xử lý xung đột
Quy trình xử lý xung đột chi tiết được đề cập trong Chương “Mô hình liên kết và phối hợp trong BIM”
BIM DÀNH CHO CÁC NHÀ THẦU THI CÔNG
Lợi ích của BIM đối với đơn vị nhà thầu thi công
Các công cụ điều phối BIM cho phép kiểm tra chọn lọc sự giao thoa và va chạm giữa các hệ thống cụ thể Việc kiểm tra phối hợp có thể thực hiện ở nhiều mức độ chi tiết và áp dụng cho bất kỳ hệ thống, bộ môn nào Tuy nhiên, phân tích phối hợp chi tiết chỉ khả thi với các mô hình được xây dựng có độ chi tiết cao và cấu trúc phù hợp.
Thiết kế chi tiết giúp nhà thầu tin tưởng vào mô hình trong quá trình thi công, từ đó giảm thiểu lỗi thiết kế và tránh việc thi công lại Điều này không chỉ giảm thời gian gián đoạn mà còn nâng cao năng suất lao động.
Các lợi ích chính sẽ được liệt kê dưới đây:
- Hiển thị thiết kế và làm rõ phạm vi (3D):
Thông tin được truyền tải một cách dễ dàng thông qua mô hình 3D, cho phép người dùng điều khiển, phóng to và sắp xếp hoặc lọc các đối tượng Nhà thầu có thể truy cập thông tin thời gian thực bằng cách đi vào hoặc xuyên qua tòa nhà kỹ thuật số, vượt qua những hạn chế của các mô hình mặt cắt 2D truyền thống Mô hình 3D cung cấp vô số góc nhìn từ nhiều mặt cắt khác nhau, mang lại trải nghiệm trực quan và chi tiết hơn.
- Phân tích tùy chọn phương pháp thi công:
Mô hình này cho phép nhóm nghiên cứu xem xét các tùy chọn trình tự khác nhau và dự đoán các hoạt động nâng tải, đồng thời nhanh chóng đánh giá và hình dung các tùy chọn khác nhau cho kỹ thuật giá trị.
- Đẩy nhanh công tác chế tạo ngoài công trường:
Thông tin dữ liệu sản phẩm trong mô hình luôn được cập nhật, cho phép gửi dữ liệu trực tiếp tới nhà máy chế tạo, từ đó tăng tốc độ Công đoạn Chế tạo ngoài công trường Hơn nữa, điều này hỗ trợ việc đánh giá và hiển thị phân tích giá trị kỹ thuật của các tùy chọn khác nhau một cách nhanh chóng.
- Lập kế hoạch và lập tiến độ thi công (4D):
Các phương pháp lập kế hoạch truyền thống thường sử dụng biểu đồ dạng thanh hoặc đường để trình bày trình tự thi công, nhưng không thể hiện chính xác các mối quan hệ và xung đột giữa các hoạt động xây dựng Với công nghệ BIM, trình tự thi công được tích hợp với thời gian và không gian của tất cả các công tác, cho phép hình dung quá trình xây dựng một cách trực quan Nhờ đó, các xung đột có thể được phát hiện và điều chỉnh trước khi xảy ra, đồng thời nhà thầu có thể thực hiện phân tích "What-if" để xem xét các tùy chọn trình tự khác nhau cho quá trình thi công.
- Dự toán và thống kê khối lượng (5D):
Việc tính toán khối lượng vật liệu trong BIM trở nên đơn giản nhờ vào dữ liệu chi tiết cho từng đối tượng trong mô hình Thông tin như số lượng, diện tích và chi phí có thể được truy xuất chỉ với một vài cú nhấp chuột Một số công cụ BIM còn cho phép liên kết trực tiếp với các phần mềm dự toán của bên thứ ba, mang lại hiệu quả cao trong quá trình lập dự toán.
Sự chính xác trong các đơn đặt hàng có thể tác động lớn đến toàn bộ chuỗi cung ứng Một số dự án có thể thực hiện đơn hàng với độ tin cậy và tiến độ cao hơn, dẫn đến việc tiết kiệm chi phí đáng kể Bằng cách mua trước với số lượng đã biết, các doanh nghiệp có thể tận dụng các điều kiện thị trường thuận lợi, từ đó gia tăng mức tiết kiệm.
BIM mang lại lợi ích cho tất cả các thành viên trong nhóm dự án, tạo ra một môi trường chia sẻ tầm nhìn và trách nhiệm Điều này giúp mọi người nhận thức được vai trò quan trọng của từng cá nhân trong sự thành công của dự án Tất cả các thành viên cùng chia sẻ thông tin và rủi ro, từ đó mang lại lợi ích chung cho toàn bộ dự án.
Lựa chọn biện pháp thi công dựa trên mô hình BIM
Các dự án xây dựng hiện nay đối mặt với yêu cầu ngày càng cao về quy mô và độ phức tạp, do đó việc áp dụng các công cụ tích hợp liên quan đến năng suất, an toàn lao động và quản lý trở nên cần thiết để đảm bảo sự phối hợp trong mọi hoạt động của dự án Đối với những dự án phức tạp, việc sử dụng công nghệ mới và biện pháp thi công tiên tiến giúp trực quan hóa quy trình thi công, như trong trường hợp thi công dầm chuyển Hơn nữa, khả năng thay đổi hoặc cập nhật nhanh chóng các biện pháp thi công trên mô hình và đảm bảo thông tin được truyền đạt đến các bên liên quan luôn là mới nhất là yếu tố quan trọng trong quản lý dự án.
Tổ chức thi công trên nền tảng BIM
Mô hình BIM 4D mang lại lợi ích lớn trong việc lựa chọn mặt bằng và không gian cho các công tác, giúp việc lựa chọn thiết bị, hướng di chuyển và trình tự thi công trở nên trực quan và dễ dàng hơn Điều này không chỉ giảm thiểu công việc phải làm lại mà còn đặc biệt quan trọng trong các công trình tại khu đông dân cư, nơi có độ phức tạp và yêu cầu cao về độ chính xác Quá trình mô phỏng tiến độ trên nền tảng BIM giúp các đơn vị thầu đưa ra các biện pháp phù hợp cho từng dự án.
Các công nghệ mới trong việc lập mặt bằng công trường, bao gồm cả việc ghi nhận hiện trạng thực tế, đang giúp tổ chức thi công trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn so với phương pháp đo đạc thủ công về diện tích, cao độ và vị trí mặt bằng.
Phối hợp trong quá trình thi công
Yếu tố quan trọng trong việc áp dụng BIM thành công trong dự án là việc các bên liên quan họp dựa trên mô hình BIM, giúp cải thiện khả năng trao đổi thông tin và vượt qua rào cản ngôn ngữ Các đơn vị thi công và thiết kế thường tổ chức các cuộc họp để giải quyết xung đột, và cuối cùng, bên Chủ đầu tư sẽ quyết định bên nào cần điều chỉnh khi xảy ra xung đột trong quá trình thi công.
Ứng dụng BIM trong công tác tiền chế
Công nghệ tiền chế có tiềm năng lớn trong việc nâng cao năng suất và hiệu suất cho ngành xây dựng, đồng thời cải thiện an toàn lao động Đây là phương pháp kết hợp giữa sản xuất và thi công, với các cấu kiện được chế tạo trong nhà máy theo quy trình nghiêm ngặt Tuy nhiên, các đơn vị sản xuất cấu kiện tiền chế hiện đang hoạt động như thầu phụ truyền thống, thiếu sự phối hợp cần thiết, dẫn đến tắc nghẽn trong quá trình thi công Vì vậy, công nghệ tiền chế đa bộ môn vẫn chưa được áp dụng rộng rãi.
BIM đóng vai trò quan trọng trong phát triển công nghệ tiền chế nhờ cải thiện sự hợp tác giữa các bộ môn và tối ưu hóa quy trình thực hiện dự án Các mô hình BIM không chỉ là cơ sở dữ liệu để trao đổi thông tin mà còn tích hợp dữ liệu cho công nghệ tiền chế Một ứng dụng quan trọng khác của BIM là kiểm soát sự thay đổi trong sản xuất và lắp ráp Để đảm bảo độ chính xác trong việc đúc sẵn các cấu kiện của tòa nhà, tất cả các sai lệch cần được định lượng một cách chính xác.
Trong quy trình xây dựng truyền thống, các nhà thầu phụ chỉ tham gia vào những phần nhỏ như thợ lát gạch, thợ thạch cao, thợ mộc, thợ ống nước và thợ điện Tuy nhiên, phương pháp tiền chế đa bộ môn có khả năng điều phối các giao dịch, giúp đồng bộ hóa quy trình và giảm đáng kể chi phí xây dựng Việc ứng dụng BIM trong tiền chế tạo điều kiện thuận lợi cho sự phối hợp và trao đổi giữa chủ đầu tư, nhà thầu và các thành viên trong chuỗi cung ứng Về lâu dài, tiền chế không chỉ giảm thời gian và chi phí mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm tỷ lệ sai sót.
Ứng dụng BIM trong giám sát, theo dõi thi công
BIM là nền tảng lý tưởng để tích hợp các hệ thống quản lý an toàn dựa trên cảm biến, cho phép kết hợp thông tin từ các hệ thống giám sát khác nhau nhằm thực hiện giám sát công trường theo thời gian thực Với khả năng trực quan hóa vượt trội, BIM trở thành công cụ hiệu quả trong việc truyền đạt thông tin thời gian thực đến người quản lý công trường trong giai đoạn thi công Công nghệ giám sát thường sử dụng bao gồm cảm biến quang điện tử, laser scan và máy bay không người lái, thông qua việc chụp ảnh và quét thường xuyên công trường, cũng như công nghệ chụp ảnh 360 độ Tuy nhiên, công nghệ này cũng tồn tại một số nhược điểm cố hữu.
- Chi phí thiết bị cao;
- Cần hiệu chỉnh kịp thời các thiết bị cảm biến;
- Hạn chế trong việc thể hiện các khuyết tật, vết nứt;
- Mất nhiều thời gian để xử lý đám mây điểm
Hình 9 Thiết bị máy bay không người lái UAV
- Giám sát tiến độ thi công;
- Kiểm soát và đánh giá chất lượng;
- Giám sát và phát hiện khuyết tật;
- Phát triển dữ liệu hoàn công
Hình 10 Đám mây điểm quét laser công trường
Khả năng giám sát an toàn tự động mang lại lợi ích lớn, giúp người quản lý an toàn nhanh chóng nhận được thông báo về vị trí và tình trạng của các tình huống không an toàn Điều này cho phép họ hành động kịp thời để giải quyết mối nguy hiểm và thực hiện các biện pháp kiểm soát rủi ro hiệu quả.
Hình 11 Công nghệ ảnh 360 độ trong giám sát, quản lý tiến độ thi công 1
1 Nguồn ảnh: Dự án Bệnh viện Hồng Ngọc – Phúc Trường Minh
1 Ứng dụng BIM cho đơn vị tư vấn thiết kế và nhà thầu thi công
BIM dành cho tư vấn thiết kế
2 Mô hình hóa trong quá trình thiết kế
3 Phối hợp trong nhóm thiết kế
4 Điều phối để tìm ra xung đột trong thiết kế
BIM dành cho các nhà thầu thi công
1 Lợi ích của BIM đối với đơn vị nhà thầu thi công
2 Lựa chọn biện pháp thi công dựa trên mô hình BIM
3 Tổ chức thi công trên công trường
4 Phối hợp trong quá trình thi công
5 Ứng dụng BIM trong công tác tiền chế
6 Ứng dụng BIM trong giám sát, theo dõi thi công
1 BIM cho đơn vị tư vấn thiết kế
Nhiệm vụ và công việc
Tổng quan về BIM cho tư vấn thiết kế
1 Công trình được mô phỏng qua hình ảnh mô hình 3 chiều trực quan
2 Góp phần tăng năng suất, chất lượng thiết kế, thuận lợi trong việc điều chỉnh thiết kế và hạn chế được sai sót
3 Công tác đo bóc khối lượng và lập dự toán chi phí của công trình được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác
4 Phân tích các phương án thiết kế, qua các công cụ hỗ trợ, góp phần hướng thiết kế bền vững với môi trường
5 Tạo tác phong làm việc theo nhóm, xây dựng môi trường làm việc chuyên nghiệp theo hướng hiện đại, hội nhập với thế giới
6 Sử dụng dữ liệu, lưu trữ và trao đổi trên điện toán đám mây giúp các nhóm phối hợp với nhau để thiết kế, chuyển giao sản phẩm và lưu trữ thuận tiện hơn
6 lợi ích chính khi áp dụng BIM trong thiết kế
• Thiết kế kết cấu / hạ tầng
• Thiết kế cơ, điện, cấp thoát nước
Các dịch vụ thiết kế
• Thiết kế ý tưởng (sơ bộ)
• Thiết kế bản vẽ thi công
Các giai đoạn thiết kế
Thiết kế bản vẽ thi công
Khả năng tác động tới chi phí
2 Chi phí của việc thay đổi thiết kế
3 Tiến trình thiết kế truyền thống
4 Tiến trình thiết kế trên nền BIM
Các sản phẩm thiết kế được bàn giao
Thiết kế trên nền tảng bản vẽ và trên nền tảng mô hình
Bản vẽ 2 chiều Bảng khối lượng
Thiết kế trên nền tảng bản vẽ Thiết kế trên nền tảng mô hình
Source: Penn State University Ứng dụng BIM trong các giai đoạn thực hiện dự án
Source: Penn State University - BIM Project Execution Planning Guide
Các ứng dụng của BIM đối với tư vấn thiết kế
• Phát triển mô hình thiết kế
• Phân tích, tính toán, mô phỏng thiết kế
Lợi ích và mục tiêu
Quá trình phát triển của mô hình
Phương án tạo lập mô hình
Các phần mềm tạo lập mô hình
Mô hình hóa trong quá trình thiết kế
Mô hình hóa trong quá trình thiết kế
Lợi ích và mục tiêu
• Nhằm biểu diễn những giải pháp thiết kế, tích hợp thông tin của công trình dưới dạng ba chiều
• Nhằm sử dụng cho các nhiệm vụ khác trong quá trình thiết kế như diễn họa, phân tích, tính toán, mô phỏng và điều phối giữa các bộ môn
• Hỗ trợ cho các tư vấn thiết kế, chủ đầu tư, v.v trong quá trình ra quyết định thiết kế
Các giai đoạn chính trong quá trình thiết kế không có sự thay đổi so với quy trình truyền thống, bao gồm:
2 Phát triển mô hình ý tưởng
4 Triển khai hồ sơ bản vẽ
Quá trình phát triển của mô hình
Phát triển ý tưởng hình khối/ mặt đứng
Phát triển mô hình ý tưởng
Triển khai hồ sơ, bản vẽ
Các giai đoạn thiết kế
Mô hình 3D và thông tin của dự án được sử dụng xuyên suốt các giai đoạn thiết kế
THIẾT KẾ SƠ BỘ THIẾT KẾ CƠ SỞ THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Sử dụng một mô hình chung
Phù hợp với bất kỳ giai đoạn nào Không thể theo dõi trạng thái của mô hình tại bất kỳ một thời điểm nào.
Các bên khác nhau có thể sử dụng các nền tảng phần mềm khác nhau, dẫn đến việc hợp tác trên một mô hình chung không phải lúc nào cũng khả thi.
Sử dụng nhiều mô hình độc lập
Các bên tham gia dự án có quyền lựa chọn nền tảng phần mềm phù hợp để thực hiện công việc và xác định thời điểm chia sẻ dữ liệu.
Quá trình liên kết dữ liệu từ các mô hình riêng lẻ vào mô hình liên kết có thể cần tốn nhiều thời gian.
Phương án tạo lập mô hình
Các phần mềm tạo lập mô hình
Phân tích thiết kế trên BIM bao gồm nhiều nội dung như:
• Phân tích hệ thống xây dựng
Chi tiết sẽ được trình bày trong phần tiếp theo
Phân tích thiết kế trên BIM
Đánh giá hiệu quả của giải pháp thiết kế cần tập trung vào việc so sánh với nhiệm vụ thiết kế của chủ đầu tư, bao gồm các yếu tố như không gian, diện tích, thẩm mỹ và chi phí Việc này giúp xác định mức độ đáp ứng của thiết kế đối với yêu cầu và mong đợi của chủ đầu tư.
Kiểm tra tính phù hợp của các giải pháp với tiêu chuẩn và quy định của nhà nước về quy hoạch kiến trúc, kết cấu, an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC) và sử dụng năng lượng là rất cần thiết.
• So sánh, đánh giá tính ưu việt của các phương án thiết kế khác nhau
• Kiểm tra, phát hiện những vấn đề bất hợp lý của mô hình thiết kế
Kiểm tra thiết kế so với tiêu chuẩn, nhiệm vụ thiết kế
2 Thực hiện các phiên họp điều phối
4 Các tài liệu BIM cho tư vấn thiết kế Điều phối để tìm ra xung đột trong thiết kế
• Phối hợp giữa các bộ môn để phát hiện các xung đột/va chạm giữa các cấu kiện, các hệ thống trong công trình
• Là một trong những ứng dụng BIM quan trọng nhất, mang lại lợi ích nhiều nhất trong dự án
• Kết hợp mô hình thiết kế riêng lẻ của các bộ môn trong một mô hình liên kết
• Sự làm việc cộng tác giữa các tư vấn của các bộ môn khác nhau để giải quyết các vấn đề
• Được thống nhất từ đầu
• Xác định các bên tham gia
• Thường được tổ chức hàng tuần
• Họp trực tiếp hoặc trực tuyến
Lập kế hoạch phiên họp điều phối
Nước Thông gió Điện lạnh BIM coor
• Tham gia xây dựng và triển khai Kế hoạch thực hiện BIM;
• Cập nhật Kế hoạch thực hiện BIM trong quá trình triển khai;
• Chỉ đạo thiết lập và duy trì các file dữ liệu;
• Đảm bảo các bên có liên quan thống nhất về Kế hoạch thực hiện
• Xác định và tạo điều kiện cho việc triển khai đào tạo nhân sự phù hợp với chiến lược thực hiện dự án;
• Đảm bảo phần cứng và phần mềm cần thiết cho việc triển khai;
• Xây dựng Mô hình phối hợp đa bộ môn từ mô hình BIM các bộ môn, xuất báo cáo xung đột tại các mốc quan trọng;
• Đảm bảo các xung đột trong mô hình BIM từng bộ môn được giải quyết trước khi phối hợp đa bộ môn
Trách nhiệm của Điều phối viên BIM
• Cung cấp mô hình thông tin và các thông tin thiết kế kịp thời cho các bên liên quan
• Cung cấp phản hồi, chú thích và cập nhật kịp thời để làm rõ thiết kế khi được yêu cầu
• Tham gia các buổi họp phối hợp thiết kế đầy đủ
Thảo luận và hợp tác với các bên liên quan là rất quan trọng để tìm ra giải pháp cho những va chạm và xung đột trong thiết kế, cũng như để cải thiện quy trình phối hợp thiết kế.
Vai trò của các bên trong quá trình phối hợp
• Nên chia nhỏ một vấn đề phức tạp thành các vấn đề nhỏ hơn
• Một số vấn đề cần phải giải quyết trước
• Tất cả các vấn đề được xác định và giải quyết vào thời điểm thích hợp
• Nếu một vấn đề bị bỏ qua trong quy trình phối hợp, nó có thể gây ra các hệ quả và sự chậm trễ nghiêm trọng
• Các vấn đề không được giải quyết sớm có thể tốn chi phí cao hơn đáng kể trong các giai đoạn sau của dự án
Nâng cao hiệu quả phối hợp
Một số hệ thống được kiểm tra
• Mặt đứng & Cấu kiện kết cấu, MEP
• Chiều cao thông thủy & Sàn, dầm, cầu thang, MEP
• Cửa đi, cửa sổ & Cấu kiện kết cấu, MEP
• Cầu thang kiến trúc & Cầu thang kết cấu
• Cấu kiện kết cấu & MEP
Các khu vực được ưu tiên
• Trục giao thông đứng (lõi cứng, thang thoát hiểm, ramp dốc…)
• Tầng chuyển/ tầng kỹ thuật
2 BIM cho nhà thầu thi công
• Hiển thị thiết kế và làm rõ phạm vi (3D)
• Phân tích tùy chọn phương pháp thi công
• Đẩy nhanh công tác chế tạo ngoài công trường
• Hỗ trợ lập kế hoạch và tiến độ thi công (4D)
• Thối kê khối lượng và dự toán nhanh, chính xác
Lợi ích của BIM đối với đơn vị nhà thầu thi công
• Mô phỏng nhiều biện pháp thi công trên mô hình
• Các biện pháp thi công có thể được thể hiện một cách trực quan
• Mọi người dễ dàng nắm được biện pháp, trình tự thi công
Lựa chọn biện pháp thi công dựa trên mô hình
Lựa chọn biện pháp thi công dựa trên mô hình
• Mô hình tiến độ BIM 4D
• Thể hiện trực quan vị trí máy móc, vật liệu trên công trường
• Tổ chức mua sắm vật tư
Tổ chức thi công trên nền tảng BIM
• Các xung đột có thể chưa được giải quyết hết trong giai đoạn thiết kế
• Khi xảy ra vấn đề xung đột trong việc thi công giữa các bộ môn
(thường là MEP), cần tổ chức các phiên họp điều phối
• Việc thực hiện các phiên họp điều phối tương tự như đã được đưa ra trong phần BIM cho đơn vị thiết kế
Phối hợp trong quá trình thi công
Công nghệ tiền chế mang lại tiềm năng lớn trong việc tối ưu hóa năng suất và hiệu suất cho ngành xây dựng, đồng thời góp phần nâng cao an toàn lao động.
Các đơn vị sản xuất cấu kiện tiền chế hiện nay hoạt động chủ yếu dưới hình thức thầu phụ truyền thống, dẫn đến việc thiếu sự phối hợp cần thiết, gây ra tình trạng tắc nghẽn trong quá trình thi công.
BIM đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ tiền chế nhờ vào việc tăng cường môi trường hợp tác giữa các bộ môn, đồng thời cải thiện quy trình thực hiện dự án một cách tuần tự.
Trong dài hạn, việc sử dụng tiền chế sẽ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm với tỷ lệ sai sót thấp Ứng dụng công nghệ BIM trong quy trình tiền chế mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho ngành xây dựng.
Thông tin từ các hệ thống giám sát cảm biến có thể được tích hợp với BIM, giúp nhà thầu thực hiện giám sát công trường theo thời gian thực.
Công nghệ quang điện tử, bao gồm cảm biến, laser scan và máy bay không người lái, đóng vai trò quan trọng trong việc chụp ảnh và quét thường xuyên công trường thi công Việc áp dụng công nghệ BIM giúp nâng cao hiệu quả giám sát và theo dõi quá trình thi công, đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.
• Chi phí thiết bị cao
• Cần hiệu chỉnh kịp thời các thiết bị cảm biến
• Hạn chế trong việc thể hiện các khuyết tật, vết nứt
• Mất nhiều thời gian để xử lý đám mây điểm Ứng dụng BIM trong giám sát, theo dõi thi công
• Giám sát tiến độ thi công
• Kiểm soát và đánh giá chất lượng
• Giám sát và phát hiện khuyết tật
• Phát triển dữ liệu hoàn công Ứng dụng BIM trong giám sát, theo dõi thi công
BỘ XÂY DỰNG VIỆN KINH TẾ XÂY DỰNG
TÀI LIỆU PHỤC VỤ ĐÀO TẠO, BỒI DƯỠNG
KIẾN THỨC ỨNG DỤNG BIM
PHẦN 4: KIẾN THỨC, KỸ NĂNG ÁP DỤNG BIM
Chương 2: Phân tích thiết kế trên BIM
PHÂN TÍCH THIẾT KẾ TRÊN BIM 1
1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ TRÊN BIM 1
2 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ TRÊN BIM (CÔNG TRÌNH XANH) 1 2.1 Đánh giá tính bền vững 2 2.2 Phân tích năng lượng 2 2.2.1 Phân tích sử dụng năng lượng 3 2.2.2 Phân tích ánh sáng 4 2.3 Mô phỏng, phân tích động lực học chất lưu (CFD) 4 2.4 Mô phỏng giao thông bên trong công trình 6