Mô hình thông tin công trình (BIM) đang là xu hướng phát triển của ngành xây dựng trên toàn thế giới. Trong bài viết này, tác giả tập trung làm rõ tính khả thi của việc áp dụng BIM để phát triển xây dựng bền vững và ứng phó với biến đổi khí hậu cho các dự án xây dựng ở Đồng bằng sông Cửu Long.
Trang 1Sử dụng mô hình thông tin công trình cho các dự án xây dựng khu vực Đồng bằng sông Cửu Long trong điều kiện biến đổi khí hậu
Using building information modeling for construction projects in the Mekong delta in the condition of climate change
> TRẦN PHU LỘC
Faculty of Transport Economics, Ho Chi Minh City University of Transport
Email: phuloc1086@gmail.com; Tel: 0916 615 586
TÓM TẮT:
Mô hình thông tin công trình (BIM) đang là xu hướng phát triển của ngành xây dựng trên toàn thế giới Đến nay, BIM đang được áp dụng với nhiều mức độ khác nhau ở các nước tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của dự án cũng như mục tiêu của các bên tham gia trong dự án Tuy nhiên, BIM ở Việt Nam vẫn còn khá mới mẻ và các bên liên quan gặp nhiều khó khăn trong quá trình triển khai Điều này là do sự khác biệt về phạm vi và yêu cầu đặc biệt của từng dự
án Trước thực trạng cấp bách, để ứng phó, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) đến các công trình xây dựng ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), cần có những giải pháp cụ thể, hiệu quả Trong bài viết này, tác giả tập trung làm rõ tính khả thi của việc áp dụng BIM để phát triển xây dựng bền vững và ứng phó với BĐKH cho các dự án xây dựng ở ĐBSCL
Từ khóa: Mô hình thông tin công trình; biến đổi khí hậu; Đồng bằng
sông Cửu Long
ABSTRACT:
Building Information Modeling (BIM) is a development trend of the global construction industry Nowadays, BIM is being applied in many countries with different levels depending on the specific characteristics of the project as well as the target of the parties involved in the project In Vietnam, however, BIM is still relatively new, and the involved parties are facing many difficulties in the implementation process due to the difference in scope and special requirements of each project Facing the urgent situation of responding and minimizing the impacts of climate change on construction works in the Mekong Delta region, it is necessary to have specific and effective solutions In this article, the author focuses on clarifying the feasibility of applying BIM to develop sustainable construction and responding to climate change for construction projects in the Mekong Delta
Keywords: Building Information Modeling; climate change; Mekong Delta
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
BĐKH là vấn đề toàn cầu quan tâm, nó đã và đang ảnh hưởng sâu rộng đến toàn bộ nền kinh tế xã hội các nước trên thế giới Các tác động do BĐKH gây ra như nước biển dâng, bão lũ, thiên tai, khí hậu đang thách thức nhân loại phải có những thay đổi để ứng phó nhằm hạn chế thiệt hại và nguy cơ thảm họa có thể xảy ra trong tương lai Việt Nam cũng không nằm ngoài chuỗi tác động của BĐKH và chúng ta đang thấy rõ những thiệt hại do BĐKH gây ra ở các tỉnh ĐBSCL Rất nhiều vấn đề BĐKH tác động đến các tỉnh ĐBSCL được nghiên cứu, đánh giá nhằm mục đích đưa ra giải pháp giảm thiểu tác động cũng như ứng phó, thích ứng với BĐKH
Ngành Xây dựng với những đặc thù của mình cũng đang đặt ra các giải pháp để theo kịp sự gia tăng tác động của BĐKH Bên cạnh đó,
xu thế số hóa ngành Xây dựng đang được thúc đẩy với những bước tiến mạnh mẽ trong nhận thức và được cụ thể hóa bằng cơ chế chính sách của Chính phủ, trong đó có việc phát triển Mô hình thông tin công trình (BIM) cho các dự án xây dựng tại Việt Nam, đặc biệt từ năm 2021 Liệu rằng BIM của ngành Xây dựng có đóng góp được cho sứ mệnh phát triển xây dựng bền vững và ứng phó BĐKH tại các tỉnh ĐBSCL được hay không? Dựa trên những cơ sở
dữ liệu, các công nghệ hiện có, bài báo này tác giả sẽ tập trung phân tích để nhằm làm rõ vấn đề trên
2 TỔNG QUAN
Năm 2016, Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã công bố Kịch bản BĐKH ở các giai đoạn khác nhau của thế kỷ 21 [2] bao gồm những số
Trang 2liệu dự báo cho khu vực ĐBSCL Theo kich bản RCP4.5, khu vực Nam
bộ nhiệt độ bình quân năm có xu thế tăng so với trung bình thời kỳ cơ
sở (1986-2005), tăng ở giữa thế kỷ với mức phổ biến 1,3÷1,40C, đến
cuối thế kỷ mức tăng này là 1,7÷1,90C; lượng mưa cũng được dự báo
tăng từ 5-15% ở giữa thế kỷ và có thể ở mức 20% ở cuối thế kỷ; bão và
áp thấp nhiệt đới ở mức mạnh đến rất mạnh được dự báo tăng, đồng
thời tăng số ngày nắng nóng có nhiệt độ cao >350C; mực nước biển
dâng trung bình cho toàn dải ven biển đến năm 2050 là 22 cm, đến
năm 2100 là 53 cm và với mực nước biển dâng 100 cm thì 38% diện
tích ĐBSCL có nguy cơ ngập như Hình 1
Hình 1 Bản đồ nguy cơ ngập ứng với mực nước biển dâng 100 cm, khu vực ĐBSCL [2]
BĐKH đang gây ra những tác động trực tiếp đến các công trình
xây dựng hiện hữu cũng như quá trình tổ chức thi công tại công
trường Những tác động làm giảm tuổi thọ công trình, thay đổi
điều kiện vi khí hậu làm gia tăng nhu cầu tiêu thụ năng lượng
trong các tòa nhà và xuất hiện các rủi ro tại công trường Mức độ
tăng mạnh của BĐKH làm thay đổi các điều kiện tự nhiên gây ra
những tác động mạnh mẽ lên các công trình xây dựng Cần có
những đánh giá tác động, lượng hóa các rủi ro mà BĐKH gây ra cho
các công trình, đồng thời cần nghiên cứu áp dụng những cách
thức triển khai xây dựng công trình hướng tới việc giảm thiểu tác
động của BĐKH
BIM có thể hiểu là cách thức quản lý dự án mới bằng mô hình
thông tin công trình Các nước phát triển trên thế giới như Đức, Anh
đang thúc đẩy áp dụng BIM một cách mạnh mẽ, cụ thể hóa bằng các
cơ chế, chính sách của mình theo từng giai đoạn với các mức độ khác
nhau Ở Việt Nam, Chính phủ đã ban hành các chủ trương, chính sách
cũng như văn bản hướng dẫn việc áp dụng BIM cho các dự án xây
dựng [3] Tuy nhiên, việc áp dụng BIM cần phải được xem xét một cách
cụ thể tùy thuộc vào mục đích, nhu cầu khác nhau của các dự án Đã
có rất nhiều công trình nghiên cứu khoa học xem xét các khía cạnh
của BIM từ góc độ pháp lý, cải tiến phương thức quản lý mục tiêu dự
án cũng như rào cản đối với việc áp dụng BIM tại Việt Nam Các rào
cản, thách thức và những lợi ích khi triển khai áp dụng BIM tại Việt
Nam cũng như các vấn đề về pháp lý, hệ thống tiêu chuẩn đã được các
nhóm tác giả nghiên cứu [10, 14, 16, 18, 21, 27]; Nâng cao hiệu quả
quản lý các dự án xây dựng thông qua việc áp dụng BIM được xem xét
ở các khía cạnh như quản lý chi phí [29], quản lý an toàn, tiến độ thi
công xây dựng công trình [7, 23], quản lý khối lượng [20, 22]; BIM hỗ
trợ giai đoạn thiết kế [19, 30, 32] Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu
chưa xem xét đến khả năng áp dụng BIM nhằm ứng phó với những
thách thức của BĐKH đang diễn ra tại các tỉnh khu vực ĐBSCL BIM
chứa đựng những thông tin hình học và phi hình học của công trình,
khai thác BIM là một quá trình phức tạp nhưng hứa hẹn sẽ mang lại
nhiều lợi ích cho việc kiểm soát chất lượng công trình, đánh giá các tác
động cũng như lượng hóa chi phí chưa tính hết đối với công trình
3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Tính khả thi của việc sử dụng BIM cho các công trình xây dựng để ứng phó với những ảnh hưởng của BĐKH đang và sẽ diễn ra tại khu vực ĐBSCL
Phạm vi nghiên cứu: Các công trình xây dựng khu vực vực ĐBSCL
3.2 Phương pháp nghiên cứu
Tác giả sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp dựa trên dữ liệu thu thập được từ các công trình nghiên cứu khoa học, báo cáo tổng hợp liên quan đến ảnh hưởng của BĐKH và ứng dụng của BIM đối với công trình xây dựng Bằng cách tổng hợp dữ liệu đánh giá tác động giữa BĐKH và các công trình xây dựng nhằm làm rõ những yếu tố ảnh hưởng chính của BĐKH đối với công trình xây dựng cũng như tác nhân làm gia tăng BĐKH gây ra bởi các công trình xây dựng Từ kết quả tổng hợp các tác động qua lại, tác giả xem xét vai trò tích cực của BIM cho mục tiêu giải quyết giảm thiểu các tác động đó dựa trên những nghiên cứu ứng dụng của BIM trong sự liên kết của các công nghệ mới ở lĩnh vực xây dựng, năng lượng và công trình xanh
4 TÁC ĐỘNG QUA LẠI GIỮA BĐKH VÀ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
4.1 Tác động của BĐKH đến các công trình xây dựng
Nhiệt độ trung bình tăng nhanh, nắng nóng vào mùa khô, lượng mưa và cường độ mưa lớn, gia tăng lũ lụt, mực nước biển tăng cao dẫn
cường độ cao đối với các tỉnh ĐBSCL Theo một số báo cáo dự báo, những thay đổi này sẽ tăng nhanh từ 2030 gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống người dân và kết cấu hạ tầng Báo cáo nghiên cứu về các tác
phân tích ảnh hưởng của BĐKH đối với các công trình xây dựng theo nhiều yếu tố như nhiệt độ, lượng mưa, mực nước biển dâng, bức xạ
UV, cường độ bão, lũ gia tăng và tốc độ gió, hướng gió Những yếu tố này tác động lên công trình xây dựng theo mức độ khác nhau và gây
ra thiệt hại nhiều mặt đối với công trình xây dựng, có thể tổng hợp các ảnh hưởng tại Bảng 1 dưới đây
Bảng 1 Tóm tắt một số ảnh hưởng của BĐKH tới các công trình xây dựng [4]
TT Yếu tố Ảnh hưởng
1
Nhiệt
độ tăng cao
- Giảm tuổi thọ của một số vật liệu
- Gia tăng nguy cơ mất an toàn lao động trong quá trình thi công dưới điều kiện thời tiết nắng nóng
- Tăng nhiệt tòa nhà, tích nhiệt ở các công trình làm gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng trong tòa nhà
2
Lượng mưa tăng
- Tăng tích tụ nước, độ ẩm đẩy nhanh quá trình bị ăn mòn của các vật liệu
- Tăng nguy cơ mất an toàn trong thi công do điều kiện làm việc ngoài trời
- Ảnh hưởng đến tiến độ thi công và chất lượng công trình
3
Mực nước biển dâng
- Gia tăng xói mòn nền móng các công trình
- Ảnh hưởng đến nguồn nước và làm tăng chi phí thi công
nội thất tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời
Trang 3TT Yếu tố Ảnh hưởng
5
Tốc độ
và hướng gió
- Ảnh hưởng đến điều kiện tổ chức thi công công trường
- Tính toán lưu thông không khí tòa nhà
6
Tăng tần suất, cường
độ bão,
lũ
- Giảm tuổi thọ công trình
- Gián đoạn thi công
- Hư hỏng nhà cửa, xói mòn các công trình hạ tầng kỹ thuật
- Chi phí bảo hiểm công trình tăng hoặc từ chối bảo hiểm
- Các Nhà thầu từ chối thi công do rủi ro lớn nhưng gần như không được ước tính trong chi phí được hưởng
4.2 Các công trình xây dựng gia tăng BĐKH
Theo Báo cáo Hiện trạng toàn cầu về Tòa nhà và Xây dựng năm
2020 do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) [9] chỉ ra rằng hoạt động xây dựng và vận hành tòa nhà chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng năng lượng tiêu thụ trên toàn cầu (35%) như Hình 2 và phát thải CO2
Hình 2 Tỷ trọng sử dụng năng lượng lĩnh vực xây dựng và vận hành tòa nhà [9]
Hình 3 Tỷ trọng phát thải CO2 lĩnh vực xây dựng và vận hành tòa nhà [9]
Nghiên cứu hiện trạng quản lý phế thải xây dựng và phá dỡ ở Việt Nam của nhóm tác giả Tuân, N.K và công sự [31] nêu ra lượng phế thải xây dựng chiếm từ 10-12% tổng lượng chất thải rắn đô thị, trong đó có 4 thành phần chủ yếu của phế thải xây dựng gồm
bê tông, gạch xây, đất, sỏi, cát được mô tả ở Hình 4 Báo cáo hiện trạng môi trường Quốc gia năm 2019 của Bộ Tài nguyên và Môi
ĐBSCL năm 2019 là 1.305.488 tấn/năm Như vậy có thể thấy lượng chất thải xây dựng hàng năm rất lớn, quá trình xử lý loại chất thải xây dựng cũng gặp nhiều khó khăn và đang dần ảnh hưởng đến BĐKH cũng như những giải pháp thoát lũ tại khu vực ĐBSCL
Hình 4 Các thành phần phế thải xây dựng điển hình ở Việt Nam [31]
Quá trình xây dựng, vận hành khai thác công trình đã tạo ra rất nhiều những yếu tố làm gia tăng BĐKH toàn cầu, có thể liệt kê một
số ảnh hưởng trong Bảng 2 như sau:
Bảng 2 Các yếu tố của công trình xây dựng làm gia tăng BĐKH [4]
TT Yếu tố Ảnh hưởng
- Không tính toán hiệu ứng nhà kính
- Không tính toán giải pháp tiết kiệm năng lượng, tài nguyên
- Không tính toán thông gió, chiếu sáng
tự nhiên
2 Rác thải xây dựng - Không tính toán ước lượng rác thải xây
dựng trong quá trình thi công
- Lãng phí vật liệu và không tái chế
hoạch, ngăn cản các giải pháp thoát lũ nhanh, hạn chế thiệt hại
- Thiếu công cụ đo lường, kiểm soát để giảm tác động môi trường
- Sử dụng các loại vật liệu phát thải lượng lớn CO2
5 Khai thác công trình - Lạm dụng hệ thống điều hòa quá mức
- Thiếu trang thiết bị tiết kiệm năng lượng, nước,…
Cũng theo báo cáo của IEA, để đạt được mục tiêu không phát thải khí nhà kính vào năm 2050, IEA ước tính rằng lượng phát thải CO2 trực tiếp từ tòa nhà sẽ cần giảm 50% và lượng khí thải từ lĩnh vực xây dựng gián tiếp giảm thông qua việc giảm 60% lượng khí thải vào năm 2030 Những nỗ lực này sẽ cần chứng kiến lượng phát thải của lĩnh vực xây dựng giảm khoảng 6% mỗi năm từ năm 2020 đến năm 2030 [12] Trước những tác động qua lại giữa BĐKH và các công trình xây dựng, cần có những giải pháp cụ thể để áp dụng đối với các công trình xây dựng nhằm giảm thiểu BĐKH trong dài hạn
5 BIM CHO CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH KHU VỰC ĐBSCL
5.1 BIM - GIS mô phỏng và đánh giá thiệt hại do lũ lụt đối với các công trình
GIS (Geographic information system) là một nền tảng để quản
lý và trình bày thông tin được tham chiếu trong không gian Điểm mạnh chính của GIS, trái ngược với BIM, liên quan đến hiệu quả của nó trong việc mô hình hóa các đối tượng địa lý ngoài trời với
Nhà thương mại, dịch vụ
8%
Nhà ở
22%
Xây dựng công trình
5%
Ngành khác
32%
Khác
5%
Giao thông
28%
NĂNG LƯỢNG
Nhà thương mại, dịch vụ (trực tiếp)
3%
Nhà thương mại, dịch vụ (gián tiếp)
8%
Nhà ở (gián tiếp)
11%
Nhà ở (trực tiếp)
6%
Xây dựng công trình
10%
Ngành khác
32%
Khác
7%
Giao thông
23%
PHÁT THẢI
CO2
Bê tông
23%
Gạch và khối xây
31%
Kim loại, nhựa
10%
Đất, sỏi, cát
36%
Trang 4quy mô lớn cũng như khả năng phân tích không gian của nó [26]
Trong khi đó, BIM chủ yếu sử dụng IFC làm định dạng trao đổi tiêu
chuẩn để thiết lập khả năng tương tác trong ngành xây dựng
Trong khuôn khổ IFC, một công trình với các thành phần kết cấu,
kiến trúc, MEP, các mối quan hệ liên kết và vật liệu sử dụng được
mô tả trong một mô hình thông tin duy nhất cho phép quản lý
những thông tin đó trong suốt vòng đời công trình Việc kết hợp
BIM-GIS được đánh giá là sẽ mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên tích
hợp BIM-GIS rất phức tạp và nhiều thách thức Điều này chủ yếu là
do sự khác biệt về quy mô không gian, mức độ chi tiết, phương
pháp biểu diễn hình học, phương pháp lưu trữ và truy cập cũng
như sự không phù hợp ngữ nghĩa giữa các nguồn thông tin
Trong nghiên cứu tích hợp công cụ BIM-GIS nhằm hỗ trợ đánh giá
thiệt hại lũ đối với tòa nhà của nhóm tác giả S Amirebrahimi và cộng
sự [26] đã cố gắng liên kết 2 nguồn dữ liệu BIM-GIS với nhau để đánh
giá tác động của lũ lụt cũng như ước tính các chi phí sửa chữa thông
qua phương pháp này Nhóm nghiên cứu đã xây dựng mô hình công
trình với mức độ LOD400 trên nền tảng Revit sau đó xuất sang định
dạng IFC, sử dụng Mike21 để mô phỏng quá trình lũ, một quá trình xử
lý dữ liệu giữa các định dạng khác nhau được thực hiện Các thông số
lũ lụt và các thành phần trong mô hình sau đó được sử dụng để diễn
họa tác động bên ngoài và bên trong tòa nhà như mô tả ở Hình 5
Thông tin này sau đó được sử dụng để đánh giá chế độ và mức độ
thiệt hại đối với các bộ phận riêng lẻ của nó như hình 6
Hình 5 Mô hình tác động lũ tiếp điểm và trên bề mặt [26]
Hình 6 Mô phỏng các tổn thất của hệ thống kết cấu, điện, kiến trúc [26]
Trong nghiên cứu [26] nhóm tác giả đã nỗ lực liên kết các dữ liệu
thông tin như một quá trình bán tự động đi kèm tổn thất một số
thông tin khi chuyển đổi dữ liệu của BIM và GIS Một đánh giá được
nhóm tác giả đưa ra là việc chuyển đổi định dạng từ BIM-GIS rất phức
tạp và phải chỉnh sửa khá nhiều dữ liệu hình học khi chuyển đổi dữ
liệu Kết quả nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng có thể tính toán được các
thiệt hại của công trình khi chịu ảnh hưởng của các cấp độ lũ khác
nhau Mặc dù cần phải có thêm các nghiên cứu khác để xem xét quá
trình liên kết dữ liệu giữa BIM-GIS, tuy nhiên việc đánh giá những tác
động của lũ lụt cho các công trình xây dựng và ước tính chi phí sửa
chữa dựa trên BIM-GIS là khả thi và có thể nghiên cứu để ứng dụng đối
với các công trình xây dựng khu vực ĐBSCL
5.2 BIM giúp xây dựng mô hình tính toán năng lượng,
ánh sáng, thông gió - công trình xanh
Công trình xanh đang được xem là một xu hướng phát triển đối
với ngành xây dựng, những tiêu chí áp dụng khi đánh giá công trình
xanh sẽ phù hợp để đặt ra cho các công trình xây dựng ở khu vực
ĐBSCL với mục tiêu tiết kiệm năng lượng, tài nguyên, giảm khí thải và
giải quyết bài toán rác thải xây dựng
Số liệu thống kê hiện nay Việt Nam có khoảng 165 công trình xanh được đánh giá, chứng nhận bởi các hệ thống, tiêu chuẩn LOTUS, EDGE, LEED, GREEN MARK [28], theo đó các công trình đạt chứng chỉ xanh phần lớn tại các thành phố như Hà Nội, Hồ Chí Minh Báo cáo về xu hướng công trình xanh năm 2018 của Dodge Data & Analytics công bố dựa trên khảo sát toàn cầu của hơn 2.000
tổ chức/các nhân từ 87 quốc gia/khu vực [34] cho thấy số lượng các công trình xanh ở Việt Nam còn rất ít, số liệu khảo sát đối với Việt nam chỉ có 13% trong tổng số người được hỏi là doanh nghiệp của họ thực hiện hơn 60% công trình xanh Đồng thời, báo cáo cũng nêu một số rào cản đối với việc tăng nhanh xây dựng xanh ở Việt Nam là thiếu sự hỗ trợ chính sách, lo ngại về chi phí ban đầu cao và thiếu nhận thức cộng đồng
Từ đó cho thấy, để có thể áp dụng được tiêu chuẩn công trình xanh ở Việt Nam nói chung và đặc biệt là ĐBSCL thì các bên cần phải trang bị đầy đủ sự hiểu biết về công trình xanh cũng như cần có những ước tính ngay từ đầu về các chi phí, hiệu quả năng lượng làm
cơ sở dữ liệu cho người quyết định đầu tư Một công trình được cấp chứng chỉ công trình xanh sẽ phải đáp ứng những tiêu chí mà các hệ thống chứng chỉ đặt ra như mô tả tại Bảng 3 tóm tắt một số tiêu chí chung của 3 Bộ chứng nhận công trình xanh hiện nay
Bảng 3 Tóm tắt một số nội dung đánh giá chứng chỉ công trình xanh LOTUS, LEED, EDGE
LOTUS
[24]
Hạng mục đánh giá
- Hiệu quả sử dụng năng lượng
- Hiệu quả sử dụng nước
- Hiệu quả sử dụng vật liệu
- Chất lượng không khí trong nhà
- Tiện nghi sử dụng
- Địa điểm và giao thông
- Tác động tiêu cực đến khu đất
- Quản lý rác thải và ô nhiễm
- Quy trình triển khai và sáng tạo Đạt yêu
cầu
- Đáp ứng tất cả 09 điều kiện tiên quyết của LOTUS
- Tối thiểu phải đạt 40/108 điểm đánh giá
LEED
[15]
Hạng mục đánh giá
- Hiệu quả sử dụng năng lượng
- Hiệu quả sử dụng nước
- Hiệu quả sử dụng vật liệu
- Chất lượng không khí trong nhà
- Tiện nghi sử dụng
- Địa điểm và giao thông
- Tác động tiêu cực đến khu đất
- Quản lý rác thải và ô nhiễm
- Quy trình triển khai và sáng tạo Đạt yêu
cầu
- Đáp ứng tất cả 12 điều kiện tiên quyết theo tiêu chuẩn của LEED
- Tối thiểu phải đạt 40/110 điểm đánh giá
EDGE
[33]
Hạng mục đánh giá
- Hiệu quả sử dụng năng lượng
- Hiệu quả sử dụng nước
- Hiệu quả sử dụng vật liệu
Đạt yêu
Các bộ tiêu chuẩn đánh giá công trình xanh phổ biến tại Việt Nam như EDGE, LOTUS đều dựa trên việc đo lường các tiêu chí năng lượng, tiêu thụ nước, vật liệu, chất lượng không khí, rác thải ngay từ giai đoạn thiết kế, thi công và hoàn thành công trình như mô tả các giai đoạn đánh giá ở Hình 7,8 Như vậy từ giai đoạn thiết kế việc đánh giá, đo lượng mức tiêu thụ năng lượng, hiệu quả sử dụng vật liệu, tài nguyên phải
Trang 5được thực hiện BIM được đánh giá là khả thi khi sử dụng để hỗ trợ trong quá trình chứng nhận theo tiêu chí của các chứng chỉ xanh [25]
Hình 7 Quy trình chứng nhận EDGE [33]
Hình 8 Quy trình chứng nhận LOTUS [24]
Bằng mô hình thông tin công trình được thiết lập ngay từ giai đoạn thiết kế có thể giúp đánh giá năng lượng công trình, các yếu tố ánh sáng, thông gió, năng lượng mặt trời và rác thải công trình xây dựng Việc sử dụng mô hình thông tin thiết lập ngay từ đầu bằng Revit
có thể kết hợp với các công cụ mô phỏng năng lượng, ánh sáng, gió như Autodeck Insight, Green building studio Theo nghiên cứu phân tích tính bền vững của công trình dựa trên mô hình thông tin BIM của Ahmed Khan Dr Anil N Ghadge [13] mô hình công trình được nhóm tác giả thiết lập trên hệ thống Autodesk Revit 2019 với yêu cầu thiết lập ở mức độ LOD300, quá trình trao đổi dữ liệu mô hình được trích xuất dưới định dạng file gbXML Các bước của quá trình phân tích và tối ưu năng lượng được mô tả tại Hình 9
Hình 9 Tóm tắt quy trình phân tích năng lượng tòa nhà giai đoạn thiết kế [13]
Sau khi hoàn thành mô hình, toàn bộ các dữ liệu địa phương
về khí hậu, thời tiết, chi phí tiện ích, múi giờ sẽ được cập nhật trong các công cụ Autodesk Green building và Autodesk Insight như Hình 10,11 Kết quả phân tích từ Autodesk Green building sẽ cho phép kiểm tra được mức độ tiêu thụ năng lượng của công trình
Ngoài ra dựa trên phân tích của Autodesk insight có thể xác định được các vị trí hiệu quả lắp đặt pin năng lượng mặt trời cung cấp cho tòa nhà Số liệu cũng cung cấp độ che nắng bề mặt công trình, điều này giúp cho đơn vị thiết kế lựa chọn các vị trí đặt cửa, thiết kế chiếu sáng tối ưu sử dụng ánh sáng tự nhiên để tiết kiệm năng lượng tòa nhà Ngoài ra, đối với những trang thiết bị nội thất chịu tác động xấu từ ánh sáng mặt trời, tư vấn thiết kế có thể dựa trên mô hình chiếu sáng để bố trí vị trí đặt nội thất phù hợp cũng như lựa chọn những vật liệu cho các vị trí chịu tác động trực tiếp của ánh sáng mặt trời Từ những phân tích này có thể giúp cho công trình tiết kiệm năng lượng cũng như lựa chọn được các giải pháp vật liệu bền vững cho công trình
Hình 11 Mô phỏng phân tích ánh sáng mặt trời [11]
Đối với các công trình quy mô lớn hiện nay, sử dụng năng lượng phục vụ điều hòa không khí trong một tòa nhà rất quan trọng, thiết kế công trình đảm bảo luồng không khí bên trong và bên ngoài tòa nhà thúc đẩy điều kiện môi trường lành mạnh và cung cấp mức độ thoải mái cao hơn cho người ở Dựa trên dữ liệu gió, độ ẩm khu vực có thể nhận biết được kiểu gió thịnh hành cho một vị trí, từ đó đưa ra các quyết định về việc áp dụng các chiến lược thông gió tự nhiên Vị trí của cửa sổ và quạt thông gió có thể được quyết định để có được luồng không khí trong lành liên tục trong tòa nhà cũng như tối ưu sử dụng điều hòa
5.3 BIM góp phần giảm rác thải rắn, phát hiện xung đột
và hạn chế mất an toàn trong thi công
Rác thải rắn trong xây dựng nếu không được quản lý, đánh giá đúng sẽ có tác động lâu dài gây ra BĐKH Một số nguyên nhân có thể lý giải cho khối lượng chất thải xây dựng lớn là thiết kế không phù hợp; dư thừa và quản lý không tốt vật liệu dẫn đến khó sử dụng vào công trình khác; sử dụng vật liệu hao hụt lớn tạo ra chất thải; thay đổi thiết kế đột ngột Việc tìm kiếm phương án giảm thiểu chất thải rắn trong xây dựng có thể cho phép hạn chế gia tăng BĐKH trong tương lai Để có thể giảm thiểu chất thải xây dựng, theo nhóm tác giả Jack C.P Cheng và cộng sự [6] sử dụng BIM có thể làm giảm thiết kế không phù hợp, dư thừa lượng nguyên liệu thô vào những thay đổi không mong muốn trong thiết kế tòa nhà và cải thiện việc mua sắm vật liệu
Một điểm dễ nhận thấy khi thi công xây dựng công trình là việc sắp xếp các công việc giữa nhà thầu chính, nhà thầu phụ chưa phù hợp, có những xung đột trong quá trình thi công dẫn đến phải đập bỏ; ngoài ra quá trình thiết kế có sự tham gia của nhiều bộ môn kết hợp từ kết cấu, kiến trúc, điện, nước, cơ khí có thể xảy ra các xung đột thiết kế, lãng phí thiết kế, những lỗi này thường xuất hiện với
dự án sử dụng các bản vẽ 2D
Một mô hình công trình BIM được thiết lập trên các công cụ như Revit hay ứng dụng khác có thể giúp các bên dễ dàng phát hiện các xung đột trong thiết kế cũng như xây dựng được biện pháp tổ chức thi công hợp lý bằng việc sử dụng Navisworks để mô phỏng quá trình thi công như Hình 11, điều này giúp hạn chế được các lãng phí trong thi công và giảm thiểu rác thải trong xây dựng Một quy trình thi công được xây dựng chi tiết có thể giúp cho Nhà
Xây dựng
mô hình tòa nhà (BIM)
Nhập dữ liệu năng lượng tòa nhà
Tạo mô hình năng lượng (BEM)
Phân tích, đánh giá hiệu suất Tối ưu hóa
Mô hình công trình hoàn thiện
Trang 6trường, điều này sẽ làm giảm khả năng lãng phí do quá trình mua
sắm không chính xác của nhà thầu
Hình 12 Mô phỏng thi công bằng Navisworks [17]
Mô hình thông tin công trình còn chứa đựng các thông tin phi
hình học, những thông tin này có thể cung cấp một kế hoạch thi
công an toàn hơn, nhận diện các rủi ro khu vực thi công mất an
toàn, những khu vực có thể chịu tác động của thời tiết đột ngột
Nghiên cứu cách thức BIM có thể hỗ trợ quản lý thi công an toàn
của Isabelle Y S Chan và cộng sự [5] đề xuất xây dựng Mô hình
thông tin an toàn (SIM) trong đó bao gồm các dữ liệu đánh giá,
kiểm soát các mối nguy, bổ sung các yêu cầu an toàn cho từng đối
tượng trong BIM Cách thức này có thể cải thiện công tác quản lý
an toàn công trình với sự hỗ trợ của BIM
Từ những phân tích đánh giá bài viết ở trên, có thể thấy được BIM
với những phương thức thiết lập, trao đổi thông tin trong mô hình sẽ
đóng góp cho nhiệm vụ ứng phó với BĐKH của ngành Xây dựng tại
khu vực ĐBSCL Từ việc (i) kết hợp với GIS để đánh giá tác động và dự
tính tổn thất do lũ lụt gây ra; (ii) với khả năng phân tích mô hình năng
lượng, mô phỏng ánh sáng nhằm xây dựng phương án thiết kế tối ưu
dựa trên bộ tiêu chí công trình xanh hướng tới tiết kiệm năng lượng,
tài nguyên và giảm tác động của điều kiện khí hậu đến công trình; (iii)
BIM hỗ trợ nhà thầu thi công tránh dư thừa, lãng phí gây ra rác thải xây
dựng, mô phỏng và kiểm soát an toàn trong thi công giúp cảnh báo
nguy cơ rủi ro mất an toàn, đặc biệt trong những điều kiện thay đổi
thất thường của tự nhiên dưới tác động của BĐKH
6 KẾT LUẬN
BĐKH tại khu vực ĐBSCL đang là một thách thức cho tất cả các
ngành, lĩnh vực và ngành Xây dựng có thể triển khai áp dụng BIM một
cách đồng bộ sẽ góp phần vào quá trình xây dựng bền vững chống
BĐKH Còn nhiều thách thức trong quá trình áp dụng cũng như cần có
thêm thực nghiệm để đánh giá một cách chính xác hiệu quả của việc
áp dụng BIM tại các công trình khu vực ĐBSCL nhằm đóng góp cho sứ
mệnh chống BĐKH Tuy nhiên, quá trình xây dựng các công trình tại
khu vực ĐBSCL cần được khuyến khích áp dụng BIM cùng với những
tiêu chuẩn công trình xanh, đây sẽ là nền tảng phát huy hiệu quả của
BIM cho xây dựng bền vững và chống BĐKH
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ Tài nguyên và Môi trường 2019 Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019: Quản lý chất
thải rắn sinh hoạt NXB Dân trí (2019), 104
[2] Bộ Tài nguyên và Môi trường 2016 Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam NXB
Tài nguyên môi trường và bản đồ Việt Nam (2016)
[3] Bộ Xây Dựng 2021 Quyết định 348/QĐ-BXD Hướng dẫn sử dụng BIM (2021), 283
[4] Camilleri, M 2000 Implications of Climate Change for the Construction sector: Houses BRANZ 94,
(2000), 111
[5] Chan, I.Y.S., Leung, H.Y., Fung, I.W.H và Leung, M 2016 How can BIM support Construction Safety
Management? Development of SIM MATEC Web of Conferences 66, (2016)
DOI:https://doi.org/10.1051/matecconf/20166600018
[6] Cheng, J.C.P., Won, J và Das, M 2015 Construction and demolition waste management using bim
technology Proceedings of IGLC 23 - 23rd Annual Conference of the International Group for Lean Construction:
Global Knowledge - Global Solutions 2015-Janua, (2015), 381–390
[7] Duy, L.T và Thư, N.A 2018 Ứng dụng mô hình thông tin và môi trường dữ liệu chung trong quản lý
tiến độ thi công công trình Tạp chí Xây dựng 1, (2018), 132–136
[8] Green building studio: 2020 https://gbs.autodesk.com/GBS/ Accessed: 2021-08-10
[9] Hamilton, I và Rapf, O 2021 Executive summary of the 2020 global status report for buildings and construction Global Alliance for Buildings and Construction (2021)
[10] Hoang, G V., Vu, D.K.T., Le, N.H và Nguyen, T.P 2020 Benefits and challenges of BIM implementation for facility management in operation and maintenance face of buildings in Vietnam IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 869, 2 (2020)
DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/869/2/022032
[11] Insight | Building Performance Analysis Software | Autodesk:2020 https://www.autodesk.com/products/insight/overview Accessed: 2021-08-13
[12] International Energy Agency (IEA) 2019 2019 Global Status Report for Buildings and Construction | World Green Building Council
[13] Khan, A và Ghadg, A.N 2019 Building Information Modelling (BIM) Based Sustainability Analysis for a Construction Project SSRN Electronic Journal (2019) DOI:https://doi.org/10.2139/ssrn.3366799
[14] Le, H.N., Vu, T.K.D., Hoang, V.G và Dinh, N.C 2018 BIM for infrastructure projects in Vietnam: Status quo, obstacles for the application and solutions Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE 12, 1 (2018), 53–64
[15] LEED v4 for Interior Design and Construction Checklist | U.S Green Building Council: https://www.usgbc.org/resources/leed-v41-interior-design-and-construction-beta-guide-april-2019 Accessed: 2021-08-06
[16] Mui, T Van và Giang, H Van 2018 Promote the application of BIM to construction investment projects apartment buildings in Vietnam Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE 12,
1 (2018), 22–28
[17] Navisworks Features | 2022, 2021 Features | Autodesk: https://www.autodesk.com/products/navisworks/features Accessed: 2021-08-10
[18] Nguyen, D.P và Dao, T.N 2018 Integrating BIM into construction contract: International experiences and BIM adoption reality in Viet Nam Journal of Science and Technology of Civil Engineering (STCE) - NUCE 12, 1 (2018), 29–35
[19] Nguyen, Q.T., Luu, P.Q và Ngo, Y V 2020 Application of BIM in design conflict detection: A case study of Vietnam IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 869, 2 (2020)
DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/869/2/022038
[20] Nguyen, T.A., Nguyen, P.T và Do, S.T 2020 Application of BIM and 3D Laser Scanning for Quantity Management in Construction Projects Advances in Civil Engineering 2020, (2020) DOI:https://doi.org/10.1155/2020/8839923
[21] Nguyen, T.Q và Nguyen, D.P 2021 Barriers in bim adoption and the legal considerations in Vietnam International Journal of Sustainable Construction Engineering and Technology 12, 1 (2021), 283–295 DOI:https://doi.org/10.30880/ijscet.2021.12.01.027
[22] Phương, L.Q và Quân, N.T 2020 Đề xuất quy tắc tạo lập mô hình BIM phục vụ việc tự động hóa đo bóc khối lượng trong các dự án xây dựng sử dụng vốn nhà nước tại Việt Nam Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD 14, 4V (2020), 118–129 DOI:https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(4v)-11 [23] Quoc Toan, N., Thi Tuyet Dung, N và Thi My Hanh, N 2021 3D-BIM and 4D-BIM Models in Construction Safety Management E3S Web of Conferences 263, (2021) DOI:https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126302005
[24] Resources - VGBC: https://vgbc.vn/en/resources/ Accessed: 2021-08-10
[25] Romano, S và Riediger, N 2020 BIM as a tool for Green Building Certifications: An evaluation of the energy category of LEED, BREEAM and DGNB Journal of Physics: Conference Series 1425, 1 (2020)
DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1425/1/012162
[26] Sam Amirebrahimi, Abbas Rajabifard, P.M.& T.N 2016 A BIM-GIS integration method in support
of the assessment and 3D visualisation of flood damage to a building Journal of Spatial Science 61, 2 (2016), 317–350 DOI:https://doi.org/10.1080/14498596.2016.1189365
[27] Ta, N.B và Tran, H.M 2018 Legal framework to support BIM implementation in Vietnam Journal
of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE 12, 1 (2018), 92–97
[28] Tọa đàm Chính sách phát triển đô thị xanh, công trình xanh, công trình hiệu quả năng lượng: https://moc.gov.vn/vn/tin-tuc/1173/65373/toa-dam-chinh-sach-phat-trien-do-thi-xanh cong-trinh-xanh cong-trinh-hieu-qua-nang-luong.aspx Accessed: 2021-08-10
[29] Toan, N.Q., Hang, N.T.T., Nam, L.H., Duyen, D.H và Nam, T.P 2020 Application of Building Information Modeling (BIM) for automatic integration of construction costs management information into 3D models in consideration of Vietnamese regulations IOP Conference Series: Materials Science and Engineering
869, 6 (2020) DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/869/6/062007
[30] Trang, N.T.N và Hằng, N.T.T 2016 BIM - Công nghệ tiềm năng cách mạng hóa quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành công trình (2016), 100–102
[31] Tuân, N.K., Sơn, T.H., Phương, L.V., Hiển, N.X., Kiên, N.T., Huy, V.V và Cường, T.V 2018 Nghiên cứu hiện trạng quản lý phế thải xây dựng và phá dỡ ở Việt Nam Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD 12, 7 (2018), 107–116 DOI:https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(7)-12
[32] Tuan, N.M 2018 Ứng dụng Dynamo cho dự án BIM trong giai đoạn thiết kế ý tưởng Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE 12, 1 (2018), 71–76
DOI:https://doi.org/10.31814/stce.nuce2018-12(1)-09
[33] User Guides | EDGE Buildings: https://edgebuildings.com/learning/user-guides/ Accessed: 2021-08-06 [34] World Green Building Council 2018 World Green Building trends 2018.