Bài viết trình bày việc mô phỏng an toàn lao động (ATLĐ) trên công trình bằng hình ảnh minh họa sinh động, dễ hiểu, dễ nắm bắt từ mô hình trên thực tế ảo là một điều rất quan trọng và cần thiết trong thời đại công nghệ 4.0, đặc biệt áp dụng lĩnh vực xây dựng công trình ở Việt Nam hiện nay. Mời các bạn tham khảo!
Trang 1MÔ PHỎNG AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG XÂY DỰNG
BẰNG PHẦN MỀM THỰC TẾ ẢO LUMION 3D
Hà Trần Hoàng Phi Long, Trần Công Minh, Nguyễn Quốc Luân,
Trần Nguyên Hưng, Phạm Phan Minh Long
Khoa Xây dựng, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh
GVHD: TS Nguy ễn Văn Giang
TÓM TẮT
Việc mô phỏng tiến trình thi công xây dựng dựa trên BIM và mô phỏng thực tế ảo (Virtual Reality-VR)
đã rất phổ biến trên thế giới và Việt Nam Tuy nhiên, ngay cả trong các trường hợp mô hình hóa quy trình xây dựng tiên tiến nhất, thì các nhà thầu hoặc các chủ thể chính trong xây dựng vẫn trọng tâm chính là lên tiến độ cho các phần thi công chính của công trình mà bỏ qua các quy trình đảm bảo
an toàn trong quá trình thi công toà nhà Chính vì thế việc mô phỏng an toàn lao động (ATLĐ) trên công trình bằng hình ảnh minh họa sinh động, dễ hiểu, dễ nắm bắt từ mô hình trên thực tế ảo là một điều rất quan trọng và cần thiết trong thời đại công nghệ 4.0, đặc biệt áp dụng lĩnh vực xây dựng công trình ở Việt Nam hiện nay
Từ khóa: An toàn lao động, thực tế ảo, biện pháp thi công, BIM, LUMION
1 MỞ ĐẦU
Tình hình vi phạm về ATLĐ trên công trình đã và đang là một vấn đề nóng bỏng trong thực tế xây dựng công trình ở nước ta hiện nay Hiện tượng xây dựng mất ATLĐ xảy ra ở khắp mọi nơi trên cả nước nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, có thể nhận thấy các công trình vi phạm ATLĐ
và phát triển đ thị ngày càng nhiều và đa dạng hơn Yêu cầu quản lý, giám sát chặt chẽ ATLĐ theo
đ ng biện pháp thi công phù hợp với các quy định pháp luật, loại trừ hiện tượng phát triển tự phát, tùy tiện không thể kiểm soát nổi là một vấn đề quan trọng và cần phải có giải pháp khắc phục Việc xây dựng một quy trình về thí nghiệm về ATLĐ để tất cả các bên liên quan xem xét trước khi quyết định áp dụng biện pháp thi công phù hợp là nhu cầu thiết thực, chính vì vậy nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và vận dụng thực tế ảo để làm đề tài nghiên cứu khoa học, với mong muốn sau này có thể
áp dụng trong tất cả các lĩnh vực xây dựng từ thiết kế kiến trúc, lập biện pháp thi công đặc biệt là về thí nghiệm ATLĐ
2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Định nghĩa
Thực tế ảo hay còn gọi là thực tế ảo (VR) là thuật ngữ miêu tả một môi trường được giả lập (ảo hóa) được tạo ra bởi con người nhờ vào các phần mềm chuyên dụng, và được điều khiển bởi một thiết bị
thông minh
Trang 22.2 Nguyên lý hoạt động
Thực tế ảo (VR) dựa vào các công cụ dựng hình 3D:
– Revit Architecture: Thể hiện bản vẽ 3D kiến trúc;
– Revit Structural: Vẽ và thể hiện hình ảnh 3D của kết cấu;
– Sketchup: Dựng và thể hiện các thiết bị thi công trong công trình;
– LUMION: Tạo hiệu ứng không gian ảo để sử dụng thực tế ảo VR
2.3 Quy trình và lợi ích của VR trong an toàn lao động cho công trình
2.3.1 Quy trình
Quy trình mô phỏng về ATLĐ trên công trường theo hai giai đoạn:
1 Lập kế hoạch phối hợp hoàn chỉnh: Xây dựng trang web thông tin về các quy định và cách thức tiến hành thực hiện ATLĐ trên công trường, trang web này có nhiệm vụ thông tin đầy đủ
về các biện pháp thi công có gắn với ATLĐ cho tất cả đối tượng tham gia trực tiếp trên công trường
2 Nhận thức đầy đủ: Các thông tin về ATLĐ trên công trường phải liên tục nhắc nhở mọi người
về các nguy cơ tiềm ẩn trong khi thực hiện các công việc theo chức trách Ở Việt Nam hiện nay, các chủ đầu tư hoặc các công ty xây dựng sử dụng các an toàn viên để giám sát và nhắc nhở công nhân ý thức về ATLĐ trên công trình
Tuy nhiên, các an toàn viên thường rất trẻ, rất ít kinh nghiệm về đánh giá rủi ro tiềm ẩn, mặt khác Trường Đại học cấp bằng hoặc chứng chỉ về ATLĐ rất hạn chế Điều này sẽ được giải quyết triệt để trên công nghệ BIM tiên tiến bao gồm tất cả các khâu như lập kế hoạch phòng ngừa rủi ro, huấn luyện an toàn, mô phỏng các tình huống tiềm ẩn có thể xảy ra trong quá trình thi công Trong đó ứng dụng phần mềm LUMION được chọn là nền tảng nghiên cứu chính
2.3.2 Lợi ích
– Minh họa rõ ràng những cam kết trong việc kiểm soát hiệu quả việc bảo vệ sức khỏe và bảo đảm an toàn cho công nhân xây dựng;
– Cho công nhân xây dựng thấy rằng việc thực hiện công tác an toàn là phù hợp với các biện pháp thi công trên công trường;
– Nêu rõ cam kết, các nguyên tắc, mục tiêu, chiến lược và quy trình an toàn của doanh nghiệp trong việc xây dựng kế hoạch ATLĐ thông qua tất cả các cấp của ban chỉ huy công trình;
– Phân định rõ ràng trách nhiệm và nghĩa vụ của công nhân xây dựng và chủ thầu trong vấn đề
an toàn và sức khỏe tại nơi làm việc;
– Thiết lập những tiêu chí công việc và quy trình an toàn để phòng chống tai nạn và bệnh nghề nghiệp tại nơi làm việc
Trang 32.4 Giới thiệu về công trình xây dựng được mô phỏng ATLĐ
Các tính năng đồ họa 3D trong phần mềm LUMION được áp dụng để mô phỏng hệ thống ATLĐ cho một dự án thực tế Ngoài ra, các thử nghiệm mô hình hóa và trực quan hóa, một bộ quy tắc ứng xử phù hợp đã được tích hợp với các thiết bị cảnh báo về an toàn lao động trên công trình như còi tín hiệu, loa phát thanh, flycam, thậm chí cả smartphone cho tất cả các công nhân trên công trình được sử dụng tạm thời
– Địa điểm: 42 Tây Sơn, phường Tân Quý, Quận Tân Phú, TPHCM
– Quy mô công trình: 422 m, gồm: một dãy nhà 6 tầng (1 trệt, 5 lầu), có sân vườn, chỗ để xe hơi
3 ỨNG DỤNG THỰC TẾ ẢO (VR) ĐỂ MÔ PHỎNG ATLĐ
3.1 Quy trình thực hiện
Các bước thực hiện việc thiết kế biện pháp ATLĐ để thi công nhà 6 tầng nói trên, nhóm nghiên cứu
đã vẽ bản vẽ giấy bằng phần mềm AutoCad 2D, ngoài ra còn có:
– Revit Architecture: Để vẽ kiến trúc công trình;
– Revit Structural: Để vẽ kết cấu công trình;
– Sketchup: Để vẽ lưới bảo vệ công trình, các biển cảnh báo về ATLĐ, máy đ o, cần cẩu… Sau đó, tất cả các dữ liệu trên được trích xuất sang LUMION 10, để dựng hình 3D, làm các clip minh họa cho các tiến trình thí nghiệm về ATLĐ được trình bày trong Mục 3.3 bên dưới
3.2 So sánh
Mô phỏng được các nguy hiểm thường gặp
một cách trung thực, dễ hình dung
Đồ bảo hộ lao động được mô phỏng bằng
thực tế ảo giúp người lao động dễ hình dung
được cách sử dụng
Các vật liệu xây dựng như cát, đá, gạch…
được mô phỏng trên mặt bằng xây dựng giúp
dễ tính toán nơi bố trí và tránh tình trạng nơi để
vật liệu lấn sang lối đi hoặc nơi thi công gây
mất an toàn
Đường đi cho xe thi công được thể hiện bằng
thực tế ảo có thể kiểm tra được va chạm nếu
đường xe chạy lấn qua khu vực có người thi
công, nơi để vật liệu
Hiện nay các nguy hiểm khi làm việc chỉ được cảnh báo trên giấy tờ hoặc hình ảnh
Người lao động phải được hướng dẫn cách sử dụng đồ bảo hộ lao động bởi người có chuyên môn
Nơi để vật liệu xây dựng như cát, đá, gạch,… được tính toán trên giấy tờ
và được thể hiện trên bản vẽ 2D
Việc xác định đường đi cho xe thi công được thực hiện trên giấy tờ và thể hiện trên bản vẽ 2D nên không kiểm tra được va chạm
Trang 43.3 Hình ảnh mô phỏng
Hình 1: Mô phỏng dựng phối cảnh 3D công trình
Hình 2: Ví dụ về kết hợp các mô hình dàn giáo có sẵn trong thư viện SKETCHUP
Hình 3: Lan can bảo vệ cầu thang ngoài thực tế Hình 4: Lan can mô phỏng bằng LUMION 10
Hình 5:Công việc xây tường gạch ngoài thực tế Hình 6: Mô phỏng bằng LUMION 10
Trang 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
LUMION 3D rất hiệu quả trong việc dựng hình ảnh không gian 3 chiều, dựng các clip minh họa các công việc trong xây dựng như kiến trúc; kết cấu; MEP; ATLĐ…
Việc thí nghiệm về các biện pháp an toàn lao động bằng LUMION giúp cho các kỹ sư triển khai công việc nhanh chóng hơn việc đọc bản vẽ 2D (Autocad) hoặc bản vẽ trên giấy
Trên thực tế, ở Việt Nam hiện nay các kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng còn rất lạ với phần mềm LUMION
Do đó, sinh viên rất cần được bổ sung vào chương trình đào tạo theo chính khóa hoặc tổ chức các buổi hội thảo như giới thiệu về BIM của Allplan trong ngày 19/6/2020 tại cơ sở E1 của Hutech vừa qua
4.2 Kiến nghị
Qua một năm hoàn thiện đề tài, nhóm nghiên cứu nhận thấy còn một số nhược điểm cần cải tiến
để đề tài có tính thực tiễn ứng dụng cao hơn:
– Chưa tận dụng được hết tiềm năng của BIM (Building Information Modeling);
– Chưa thiết kế được hết tất cả các thí nghiệm còn lại mà một công trình xây dựng bình thường cần: cần cẩu tháp, thang nâng, sàn công tác…
– Các công việc tiếp theo đ i hỏi người học phải chăm chỉ, yêu NCKH để hoàn thiện Do đó rất cần sinh viên các khóa về sau tiếp cận, phát triển đề tài NCKH này để ngày càng hoàn thiện
và có tính ứng dụng cao hơn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] http://www.vtt.fi/sites/bimsafe /
[2] http://bim.gov.vn/tin-tuc/tin-tuc/tin-tong-hop/tong-hop-kinh-nghiem-ap-dung-bim-tren-the-gioi-va-hien-trang-ap-dung-bim-trong-nganh-xay-dung-viet-nam-57.html
[3] Suermann, P.C and Issa, R.R.A (2007) Evaluating the impact of building information Modeling (BIM) on construction, Proceedings of the 7th International Conference on Construction Applications of Virtual Reality, The Pennsylvania State University, October
22-23, USA, 10 pp
[4] Nguyễn Văn Giang, Phạm Thành Nhân, Nguyễn Hoài Phong, Nguyễn Văn Hòa, Hà Trần Hoàng Phi Long, Đặng Quang Huy “T m hiểu ứng dụng BIM thông qua phân tích mô hình biệt thự 3 tầng tại Việt Nam” Tạp chí xây dựng số 6 năm 2019
[5] Cảm nhận không gian với LUMION 7 http://www.iworld.com.vn/cam-nhan-khong-gian-voi-lumion-7/
[6] Lộ trình BIM Viện Kinh tế – Bộ Xây dựng, tháng 8 năm 2017
[7] Nguyễn Văn Giang, Hà Trần Hoàng Phi Long “ hai thác công nghệ thực tế ảo thông qua phần mềm Lumion trong thiết kế công trình ở Việt Nam” Tạp chí Xây dựng số 9 năm 2019 [8] Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm BIM của Công ty Allplan, “ ỹ sư xây dựng 4.0”, 19-06-2020, Đại học Công nghệ TP.HCM