Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp: Ứng dụng công nghệ BIM 4D trong lập tiến độ thi công công trình xây dựng

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là từng bước ứng dụng được công nghệ BIM vào quá trình quản lý dự án cho nhà thầu. Nghiên cứu ứng dụng tự động hóa trong tính toán khối lượng các hạng mục công trình từ mô hình 3D nhằm phục vụ công tác lập dự toán và lập tiến độ dự án, hạn chế tối đa sai sót so với tính toán thủ công.

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

NGUYỄN VĂN ĐẠI

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 4D TRONG LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội - 2015

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

NGUYỄN VĂN ĐẠI KHÓA: 2013-2015

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 4D TRONG LẬP TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1.TS TRỊNH QUANG VINH 2.TS NGUYỄN VĂN ĐỨC

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường, quý thầy cô trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô Khoa Sau đại học đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa học

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến TS Trịnh Quang Vinh,TS Nguyễn Văn Đức, các thầy đã tận tình trực tiếp chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tiểu ban luận văn đã cho tôi những góp ý quý báu để hoàn chỉnh Luận văn

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn quan tâm chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn

Mặc dù rất cố gắng, song luận văn vẫn không tránh khỏi những hạn chế

và sai sót Kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cùng các bạn đồng nghiệp!

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Đại

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Văn Đại

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu các chữ cái viết tắt

Danh mục các bảng, biểu

Danh mục các hình vẽ đồ thị

MỞ ĐẦU 1

Lý do chọn đề tài: 1

Mục đích nghiên cứu 3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

Phương pháp nghiên cứu 4

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5

Cấu trúc luận văn 5

NỘI DUNG 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 6

1.1 Khái quát về công nghệ BIM 6

1.1.1 Giới thiệu về công nghệ BIM 6

1.1.2 Tình hình sử dụng công nghệ BIM ở các nước trên thế giới và Việt nam 10

1.2 Lợi ích của công nghệ BIM, BIM 4D trong xây dựng 15

1.2.1 Lợi ích của công nghệ BIM trong xây dựng 15

1.2.2 Lợi ích của công nghệ BIM 4D trong việc mô phỏng tiến độ thi

công xây dựng 19

1.3 Những hạn chế trong ứng dụng công nghệ BIM ở Việt nam 24

1.3.1 Hạn chế về mặt kỹ thuật, công nghệ 24

1.3.2 Hạn chế về con người 25

1.3.3 Hạn chế về mặt tổ chức, pháp lý 26

CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 4D TRONG LẬP VÀ MÔ PHỎNG TIẾN ĐỘ THI CÔNG XÂY DỰNG 27

2.1 Cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng 27

2.1.1 Công nghệ mô hình 3D CAD thông thường 27

2.1.2 Hạn chế của hệ thống CAD hai chiều 28

2.1.3 So sánh quá trình làm việc giữa ba chiều BIM với hai chiều CAD hiện nay 29

2.1.4 Công nghệ mô hình BIM 4D trong lập tiến đột thi công xây dựng 31

2.1.5 Các công cụ ứng dụng trong lập và mô phỏng tiến độ thi công BIM 4D 32

2.2 Cơ sở khoa học của lập và mô phỏng tiến độ thi công xây dựng 34

2.2.1 Các phương pháp lập tiến độ thi công xây dựng ở Việt nam 34

2.2.2 Điều hòa nguồn lực và điều chỉnh tiến độ thi công 39

2.3 Cơ sở pháp lý và thực tiễn của ứng dụng công nghệ BIM 4D trong lập và mô phỏng tiến độ thi công xây dựng 42

2.3.1 Cơ sở pháp lý về lập và quản lý tiến độ thi công 42

2.3.2 Cơ sở thực tiễn cho việc ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng 45

2.3.3 Ứng dụng công nghệ BIM 4D trong lập và mô phỏng tiến độ thi

công xây dựng 46

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM 4D TRONG LẬP VÀ MÔ PHỎNG TIẾN ĐỘ THI CÔNG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 53

3.1 Khắc phục những hạn chế ứng dụng công nghệ BIM trong dự án xây dựng tại Việt nam 53

3.1.1 Lựa chọn nhà quản lý BIM (BIM Manager) 53

3.1.2 Xác định dự toán về chi phí và thời gian cho việc sử dụng phần mềm BIM 54

3.1.3 Xây dựng kế hoạch ứng dụng BIM 55

3.1.4 Đào tạo BIM Manager 56

3.1.5 Tạo lập các cơ sở nguồn 56

3.1.6 Phân tích đánh giá và điều chỉnh quá trình thực hiện 56

3.1.7 Cập nhật các phần mềm mới và xu hướng mới 57

3.2 Trình tự các bước ứng dụng công nghệ BIM 4D lập và mô phỏng tiến độ thi công 58

3.2.1 Xây dựng mô hình thiết kế 3D 59

3.2.2 Tập hợp các dữ liệu từ mô hình thiết các bộ môn 60

3.2.3 Phân chia các nhóm công việc trong công trình 61

3.2.4 Trích xuất khối lượng các công việc và gán tài nguyên cho tiến độ 62

3.2.5 Tạo lập và mô phỏng quá trình thi công 4D 64

3.2.6 Phát hiện và kiểm tra xung đột 65

3.3 Ứng dụng thử nghiệm trên công trình xây dựng 67

3.3.1 Xây dựng mô hình kiến trúc (Architecture), Kết cấu (Structure),

Điện nước (MEP) 67

3.3.2 Trích xuất khối lượng các công tác và lập tiến độ trên Project 70 3.3.3 Tổ hợp và mô phỏng 4D 72

3.3.4 Phát hiện và kiểm tra xung đột 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

Kết luận: 84

Kiến nghị: 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Các từ viết tắt Nội dung

BIM Building Information Modeling

(Mô hình thông tin xây dựng) BQLDA Ban quản lý dự án

CĐT Chủ đầu tư CSHT Cơ sở hạ tầng

ĐVTV Đơn vị tư vấn

CTXD Công trình xây dựng

DAXD Dự án xây dựng

ĐTXD Đầu tư xây dựng

ĐVTC Đơn vị thi công

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Số hiệu bảng,

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA

Hình 3.5 Phối cảnh kiến trúc công trình 68

Phương pháp phổ biến để lập tiến độ thi công là phương pháp đường găng (CPM) – còn một vài hạn chế Theo phương pháp này, các nhà hoạch định thi công phân chia dự án thành nhiều công tác tương ứng với một hoặc nhiều bộ phận của công trình, mỗi công tác được thể hiện trong một sơ đồ ngang hay sơ độ mạng nhằm thể hiện tiến độ của dự án, nhưng tiến độ chi tiết không thường xuyên được cập nhật trong suốt quá trình thi công và do đó hạn chế chức năng hoạch định và kiểm soát dòng công việc trong suốt quá trình thi công

Các công cụ hoạch định tiến độ thi công truyền thống như sơ đồ ngang (bar chart), sơ đồ mạng (network diagram) chưa thể hiện, truyền đạt đủ không gian và thời gian ngữ cảnh và các khía cạnh của tiến độ thi công một cách có hiệu quả Mô hình BIM 4D đưa ra một phương pháp thể hiên tiến độ thi công của dự án một cách trực quan hơn, chính xác hơn Quá trình thi công có thể được nhìn thấy một cách trực quan tương ứng với thời gian và tài nguyên được sử dụng Sử dụng công nghệ BIM 4D cho một cái nhìn xuyên suốt về các tiến độ của dự án trong quá trình thi công, qua đó giúp các nhà thầu xem xét lựa chọn phương án thi công cũng như tiến độ cụ thể cho phương án đó

2

Công nghệ BIM mang lại rất nhiều lợi ích trong quá trình xây dựng và vận hành công trình nhưng trong phạm vi của luận văn chỉ đề cập tới một phần của ứng dụng công nghệ BIM là ứng dụng công nghệ BIM 4D để lập và

mô phỏng tiến đô thi công công trình xây dựng, phát hiện xung đột trong thi công, để phần nào thấy được những lợi ích mà công nghệ BIM mang lại đối với ngành xây dựng hiện nay

Các mục tiêu về chi phí, tiến độ và chất lượng là các yếu tố chính cho một dự án xây dựng thành công Việc nhận ra các phương án thi công thích hợp nhằm đảm bảo tính liên tục và tức thời của dòng tài nguyên theo từng giai đoạn và từng vị trí trên công trường sẽ là nhân tố chính trong sự thành công của dự án thi công Bên cạnh đó, việc mô phỏng quá trình thi công nhằm dự đoán các vấn đề có thể xảy ra khi tiến hành thi công thực tế trên công trường

sẽ giúp ta hạn chế các rủi ro cố hữu

Để đảm bảo thành công và đáp ứng được các yêu cầu ngày càng gắt gao của chủ đầu tư, các dự án xây dựng cần được hoạch định, quản lý một cách chặt chẽ và cần phải có sự liên kết chia sẻ thông tin một cách nhanh chóng, đồng thời của các đợn vị tham gia dự án cũng như các thành viên trong đội ngũ quản lý dự án Sử dụng công nghệ 4D kết hợp đồng thời với các phương pháp lập tiến độ thông thường sẽ giúp người quản lý có một cái nhìn trực quan về những diễn biến bên trong của công trình và tìm ra cũng như giải quyết kịp thời những tranh chấp xảy ra bên trong nó

Đề tài được thực hiện với mong muốn giúp các chủ đầu tư, nhà thầu, các đơn vị quản lý dự án hoạt động trong lĩnh vực xây dựng có thêm thông tin

về một công cụ mới được áp dụng trong công tác hoạch định và quản lý dự án xây dựng và các lợi ích mà nó mang lại, đồng thời cho thấy những khó khăn

3

vấp phải cũng như những việc cần thực hiện để có thể ứng dụng thành công công nghệ này vào trong dự án cụ thể Từ đó, các công ty sẽ có những kế hoạch, biện pháp cũng như có những chuẩn bị thích hợp hoặc xem xét cẩn thận trước khi quyết định áp dụng công nghệ mới này Bên cạnh đó, yếu tố thành công cho việc áp dụng công nghệ BIM-4D vào trong hoạch định và quản lý dự án tìm được trong nghiên cứu này sẽ có thể là thông số đầu vào cho một nghiên cứu ứng dụng một mô hình khép kín cho một dự án xây dựng

từ giai đoạn thiết kế kiến trúc đến giai đoạn thi công, hoàn thành dự án xây dựng mô hình 4D BIM (Building Information Modeling)

độ dự án, hạn chế tối đa sai sót so với tính toán thủ công

Xây dựng mô hình mô phỏng quá trình thi công 4D giúp nhà thầu, chủ đầu tư có thể hình dung trực quan nhất về quá trình thi công sẽ diễn ra tại công trình, qua đó phát hiện được các xung đột trong quá trình thi công để có thể đề ra các biện pháp thi công hợp lý cho công trình

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu các ứng dụng của công nghệ BIM 4D trong lập và mô phỏng tiến độ thi công các công trình xây dựng

Phương pháp nghiên cứu

* Nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu các phương pháp lập tiến độ thi công ở Việt nam, từ đó nêu ra các ưu điểm và nhược điểm của từng phương pháp

- Nghiên cứu các công nghệ mô hình ứng dụng trong xây dựng hiện nay qua đó là cơ sở cho việc ứng dụng mô hình 4D trong lập tiến độ thi công xây dựng và phát hiện xung đột trong xây dựng

- Phân chia các nhóm đầu việc trong cùng một công tác

- Trích xuất khối lượng các công tác làm cơ sở cho lập dự toán và tiến

độ thi công trong Project

- Tạo lập mô phỏng quá trình thi công 4D từ dữ liệu trong Project

- Kiểm tra xung đột không gian giữa các cấu kiện công trình, giữa các

bộ phận của hệ thống để cảnh báo sớm tới tư vấn thiết kế và nhà thầu thi công

5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Luận văn đã nêu ra những lợi ích mang lại khi mô phỏng quá trình thi công 4D cho nhà thầu thi công trong việc rà soát các xung đột không gian giữa các cấu kiện công trình, giữa các bộ phận của hệ thống…

- Luận văn cũng nêu ra trình tự các bước ứng dụng công nghệ BIM tại Việt nam và các bước tạo lập và mô phỏng tiến độ thi công 4D cho công trình xây dựng

Cấu trúc luận văn

Nội dung của Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng Chương 2: Cơ sở khoa học của ứng dụng công nghệ BIM 4D trong lập tiến độ thi công xây dựng

Chương 3: Đề xuất ứng dụng công nghệ BIM 4D trong lập và mô phỏng tiến độ thi công công trình xây dựng

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:

Qua nghiên cứu ứng dụng công nghệ BIM trong xây dựng cũng như BIM 4D trong lập và mô phỏng tiến độ thi công xây dựng, đề tài rút ra một số kết luận sau:

- Hiện nay có rất nhiều phương pháp cũng như ứng dụng mới có thể áp dụng trong xây dựng cũng như lập biện pháp và tiến độ thi công làm nâng cao chất lượng và giảm thiểu thời gian thực hiện Mỗi phương pháp có những điểm yếu và điểm mạnh riêng, vì thế tùy với điều kiện của từng đơn vị nên lựa chọn những ứng dụng phù hợp nhất với đơn vị mình để có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu của chủ đầu tư

- Công nghệ BIM là công nghệ mới nhất hiện nay nó chứa đựng những

ưu việt nhất định trong việc áp dụng vào ngành xây dựng Vì là công nghệ mới nên việc ứng dụng tại Việt nam sẽ gặp phải những khó khăn ban đầu Ở Việt nam đã có một số đơn vị đang từng bước ứng dụng công nghệ này vào việc thiết kế cũng như thi công dự án xây dựng Việc áp dụng thành công một công nghệ mới sẽ cần phải có sự đầu tư về thời gian và công sức, sự quyết tâm thay đổi của đơn vị để mang lại những lợi ích cụ thể trong việc thực hiện

dự án

- Ứng dụng của công nghệ BIM là rất nhiều nhưng trong phạm vi của luận văn chỉ đề cập đến việc ứng dụng một số công cụ của ứng dụng trong việc tính toán khối lượng, tạo lập và mô phỏng quá trình thi công một công trình xây dựng giúp nhà thầu và đơn vị quản lý dự án có thể kiểm soát được khối lượng công việc và nhìn xuyên xuốt được dự án sẽ được xây dựng trong tương lai, giúp bảo vệ được biện pháp thi công trước chủ đầu tư, nhưng người

85

không có nhiều thông tin về ngành xây dựng có thể nắm bắt tốt nhất về công trình của họ trong tương lai Qua đó phát hiện được những xung đột không gian và những bất cập có thể gặp phải trong quá trình thi công để có biện pháp xử lý kịp thời

Kiến nghị:

- Để có thể ứng dụng được công nghệ BIM tại Việt nam cần có sự ủng

hộ hơn nữa của các đơn vị tổ chức hoạt động trong ngành Các nhà trường có thể đưa các ứng dụng của công nghệ vào việc đào tạo và định hướng giúp các thế hệ kỹ sư, kiến trúc sư trong tương lai sẽ có những kiến thức cơ bản hơn nữa cho việc sử dụng công nghệ mới trong xây dựng

- Đề tài chưa nghiên cứu hết các ứng dụng của công nghệ, Cần có sự nghiên cứu tiếp tục, cần có thêm nhiều đề tài về ứng dụng công nghệ mới để phát triển và hoàn thiện hơn, góp phần mang lại những lợi ích thiết thực cho ngành xây dựng tại Việt nam hiện nay

86

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:

1 Bộ Xây dựng (2013), Thông tư số 10/2013/TT-BXD ngày 25/7/2013 Quy

định chi tiết một số nội dung về quản lý chất lượng công trình xây dựng

lý chất lượng công trình xây dựng

5 Vương Tuấn Cường ( 2014), Building Information Modeling (BIM) Bộ

môn Công nghệ và quản lý xây dựng Đại học Xây dựng

6 Lương Đức Long (2008), Hệ thống Thông tin trong Quản lý Xây dựng

7 Ngô Quang Tường (2003), Hỏi và Đáp Các Vấn Đề Tổ Chức Thi Công

Xây Dựng, NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh

8 Nguyễn Phước Thiện (2014), Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture

2014, NXB Giao Thông Vận Tải

9 Quốc Hội (2013), Luật số 43/2013/QH13 ngày 26/11/2013 về Đấu thầu

10 Quốc Hội (2014), Luật số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014 về Xây dựng

11 Trịnh Quốc Thắng (2007), Các phương pháp sơ đồ mạng, Nhà xuất bản

Xây dựng, Hà Nội