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 CƠNG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DD&CN Hà Nội - 2015 BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN ĐẠI KHĨA: 2013-2015 ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BIM 4D TRONG LẬP TIẾN ĐỘ THI CƠNG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG 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 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 thầy cô Khoa Sau đại học tận tình giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thành khóa học Tơi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến TS Trịnh Quang Vinh,TS Nguyễn Văn Đức, thầy tận tình trực tiếp bảo hướng dẫn tơi suốt q trình thực Luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy cô tiểu ban luận văn cho tơi góp ý q báu để hồn chỉnh Luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp quan tâm chia sẻ, động viên suốt thời gian thực Luận văn Mặc dù cố gắng, song luận văn không tránh khỏi hạn chế sai sót Kính mong nhận góp ý thầy cô bạn đồng nghiệp! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Đại LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Đại MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ đồ thị MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG XÂY DỰNG 1.1 Khái quát công nghệ BIM 1.1.1 Giới thiệu công nghệ BIM 1.1.2 Tình hình sử dụng công nghệ BIM nước giới Việt nam 10 1.2 Lợi ích công nghệ BIM, BIM 4D xây dựng 15 1.2.1 Lợi ích cơng nghệ BIM xây dựng 15 1.2.2 Lợi ích công nghệ BIM 4D việc mô tiến độ thi công xây dựng 19 1.3 Những hạn chế ứng dụng công nghệ BIM Việt nam 24 1.3.1 Hạn chế mặt kỹ thuật, công nghệ 24 1.3.2 Hạn chế người 25 1.3.3 Hạn chế 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 ứng dụng công nghệ BIM xây dựng 27 2.1.1 Cơng nghệ mơ hình 3D CAD thơng thường 27 2.1.2 Hạn chế hệ thống CAD hai chiều 28 2.1.3 So sánh trình làm việc ba chiều BIM với hai chiều CAD 29 2.1.4 Công nghệ mô hình BIM 4D lập tiến đột thi cơng xây dựng 31 2.1.5 Các công cụ ứng dụng lập mô tiến độ thi công BIM 4D 32 2.2 Cơ sở khoa học lập mô tiến độ thi công xây dựng 34 2.2.1 Các phương pháp lập tiến độ thi công xây dựng Việt nam 34 2.2.2 Điều hòa nguồn lực điều chỉnh tiến độ thi cơng 39 2.3 Cơ sở pháp lý thực tiễn ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mô tiến độ thi công xây dựng 42 2.3.1 Cơ sở pháp lý lập quản lý tiến độ thi công 42 2.3.2 Cơ sở thực tiễn cho việc ứng dụng công nghệ BIM xây dựng 45 2.3.3 Ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mô 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 CƠNG CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG 53 3.1 Khắc phục hạn chế ứng dụng công nghệ BIM dự án xây dựng Việt nam 53 3.1.1 Lựa chọn nhà quản lý BIM (BIM Manager) 53 3.1.2 Xác định dự toán chi phí 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 sở nguồn 56 3.1.6 Phân tích đánh giá điều chỉnh q trình thực 56 3.1.7 Cập nhật phần mềm xu hướng 57 3.2 Trình tự bước ứng dụng cơng nghệ BIM 4D lập mô tiến độ thi công 58 3.2.1 Xây dựng mơ hình thiết kế 3D 59 3.2.2 Tập hợp liệu từ mơ hình thiết mơn 60 3.2.3 Phân chia nhóm cơng việc cơng trình 61 3.2.4 Trích xuất khối lượng công việc gán tài nguyên cho tiến độ 62 3.2.5 Tạo lập mơ q trình thi cơng 4D 64 3.2.6 Phát kiểm tra xung đột 65 3.3 Ứng dụng thử nghiệm cơng trình xây dựng 67 3.3.1 Xây dựng mơ hình kiến trúc (Architecture), Kết cấu (Structure), Điện nước (MEP) 67 3.3.2 Trích xuất khối lượng công tác lập tiến độ Project 70 3.3.3 Tổ hợp mô 4D 72 3.3.4 Phát 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 BIM Nội dung Building Information Modeling (Mơ hình thơng tin xây dựng) BQLDA Ban quản lý dự án CĐT Chủ đầu tư CSHT Cơ sở hạ tầng ĐVTV Đơn vị tư vấn CTXD Cơng trình xây dựng DA Dự án DAXD Dự án xây dựng ĐTXD Đầu tư xây dựng ĐVTC Đơn vị thi công GPMB Giải phóng mặt NSNN Ngân sách nhà nước QLDA Quản lý dự án TVTK Tư vấn thiết kế UBND Ủy ban nhân dân XDCB Xây dựng DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng, biểu Tên bảng, biểu Trang Bảng 1.1 Một số nhà cung cấp phần mềm BIM 09 DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mơ hình luồng liệu BIM 07 Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát BIM 08 Hình 1.3 Dự án Cầu Cao Lãnh ứng dụng cơng nghệ BIM 14 Hình 1.4 Dự án Cầu Rào II – Hải Phòng ứng dụng cơng nghệ BIM 14 Hình 1.5 BIM thiết kế kiến trúc 21 Hình 1.6 Thể lớp cấu tạo 21 Hình 1.7 BIM triển khai kết cấu 23 Hình 1.8 BIM triển khai MEP (điện nước) 23 Hình 2.1 Mơ hình 3D CAD thơng thường 27 Hình 2.2 Mơ hình 4D tương ứng từ mơ hình 3D 32 Hình 2.3 Chi tiết cơng tác tiến độ thi cơng 35 Hình 2.4 Tiến độ ngang dự án 36 Hình 2.5 Tiến độ thi cơng sử dụng LoB 37 Hình 2.6 Sơ đồ mạng dự án 39 Hình 2.7 Biểu đồ nhân lực dự án 40 Hình 2.8 Tiến độ thi cơng lập từ Microsoft Project 42 Hình 2.9 Mơ hình mơ 4D 50 Hình 2.10 Tiến độ tương ứng với mơ 4D 51 Hình 2.11 Tiến độ tương ứng với thời điểm 52 Hình 3.1 Mơ tiến độ thi cơng 64 Hình 3.2 Thơng tin xung đột 66 Hình 3.3 Hình ảnh xung đột 66 Hình 3.4 Mặt đứng cơng trình 68 Hình 3.5 Phối cảnh kiến trúc cơng trình 68 Hình 3.6 Mơ hình kết cấu cơng trình 69 Hình 3.7 Mơ hình MEP 70 Hình 3.8 Tiến độ lập Project 71 Hình 3.9 Nhập tiến độ từ Project 71 Hình 3.10 Tiến độ thể Naviswork 72 Hình 3.11 Tiến độ nhập trực tiếp Naviswork 72 Hình 3.12 Tiến độ thi cơng thời điểm 75 Hình 3.13 Phần trăm cơng việc hồn thành thời điểm 76 Hình 3.14 Thời điểm hồn thành cơng trình 77 Hình 3.15 Dò tìm xung đột khơng gian 78 Hình 3.16 Kết phát xung đột 79 Hình 3.17 Xung đột 80 Hình 3.18 Xung đột 81 Hình 3.19 Xung đột 82 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Thực tế cho thấy dự án xây dựng chịu áp lực ngày tăng chủ đầu tư việc bàn giao dự án tiến độ đảm bảo chất lượng cơng trình Để thỏa mãn yêu cầu này, nhà thầu phải tìm tòi, khám phá phương án thi cơng khác để lựa chọn phương án tối ưu nhất, nhằm đảm bảo hoàn thành dự án tiến độ chất lượng cơng trình, hạn chế tối đa sai sót q trình thi cơng Phương pháp phổ biến để lập tiến độ thi công phương pháp đường găng (CPM) – vài hạn chế Theo phương pháp này, nhà hoạch định thi công phân chia dự án thành nhiều công tác tương ứng với nhiều phận cơng trình, cơng tác thể sơ đồ ngang hay sơ độ mạng nhằm thể tiến độ dự án, tiến độ chi tiết không thường xuyên cập nhật suốt q trình thi cơng hạn chế chức hoạch định kiểm sốt dòng cơng việc suốt q trình thi cơng Các cơng cụ hoạch định tiến độ thi công truyền thống sơ đồ ngang (bar chart), sơ đồ mạng (network diagram) chưa thể hiện, truyền đạt đủ không gian thời gian ngữ cảnh khía cạnh tiến độ thi cơng cách có hiệu Mơ hình BIM 4D đưa phương pháp thể hiên tiến độ thi công dự án cách trực quan hơn, xác Q trình thi cơng nhìn thấy cách trực quan tương ứng với thời gian tài nguyên sử dụng Sử dụng công nghệ BIM 4D cho nhìn xuyên suốt tiến độ dự án trình thi cơng, qua giúp nhà thầu xem xét lựa chọn phương án thi công tiến độ cụ thể cho phương án 2 Cơng nghệ BIM mang lại nhiều lợi ích q trình xây dựng vận hành cơng trình phạm vi luận văn đề cập tới phần ứng dụng công nghệ BIM ứng dụng công nghệ BIM 4D để lập mô tiến đô thi công cơng trình xây dựng, phát xung đột thi cơng, để phần thấy lợi ích mà công nghệ BIM mang lại ngành xây dựng Các mục tiêu chi phí, tiến độ chất lượng yếu tố cho dự án xây dựng thành công Việc nhận phương án thi cơng thích hợp nhằm đảm bảo tính liên tục tức thời dòng tài ngun theo giai đoạn vị trí cơng trường nhân tố thành cơng dự án thi cơng Bên cạnh đó, việc mơ q trình thi cơng nhằm dự đốn vấn đề xảy tiến hành thi cơng thực tế công trường giúp ta hạn chế rủi ro cố hữu Để đảm bảo thành công đáp ứng yêu cầu ngày gắt gao chủ đầu tư, dự án xây dựng cần hoạch định, quản lý cách chặt chẽ cần phải có liên kết chia sẻ thơng tin cách nhanh chóng, đồng thời đợn vị tham gia dự án thành viên đội ngũ quản lý dự án Sử dụng công nghệ 4D kết hợp đồng thời với phương pháp lập tiến độ thông thường giúp người quản lý có nhìn trực quan diễn biến bên cơng trình tìm giải kịp thời tranh chấp xảy bên Đề tài thực với mong muốn giúp chủ đầu tư, nhà thầu, đơn vị quản lý dự án hoạt động lĩnh vực xây dựng có thêm thơng tin cơng cụ áp dụng công tác hoạch định quản lý dự án xây dựng lợi ích mà mang lại, đồng thời cho thấy khó khăn vấp phải việc cần thực để ứng dụng thành cơng cơng nghệ vào dự án cụ thể Từ đó, cơng ty có kế hoạch, biện pháp có chuẩn bị thích hợp xem xét cẩn thận trước định áp dụng công nghệ Bên cạnh đó, yếu tố thành cơng cho việc áp dụng công nghệ BIM-4D vào hoạch định quản lý dự án tìm nghiên cứu thơng số đầu vào cho nghiên cứu ứng dụng mơ hình khép kín cho dự án xây dựng từ giai đoạn thiết kế kiến trúc đến giai đoạn thi cơng, hồn thành dự án xây dựng mơ hình 4D BIM (Building Information Modeling) Mục đích nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu bước ứng dụng công nghệ BIM vào trình quản lý dự án cho nhà thầu Nghiên cứu ứng dụng tự động hóa tính tốn khối lượng hạng mục cơng trình từ mơ hình 3D nhằm phục vụ cơng tác lập dự tốn lập tiến độ dự án, hạn chế tối đa sai sót so với tính tốn thủ cơng Xây dựng mơ hình mơ q trình thi cơng 4D giúp nhà thầu, chủ đầu tư hình dung trực quan q trình thi cơng diễn cơng trình, qua phát xung đột trình thi cơng để đề biện pháp thi cơng hợp lý cho cơng trình Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mô tiến độ thi công cơng trình xây dựng 4 - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng số công cụ công nghệ BIM ứng dụng cho nhà thầu thi công đơn vị tư vấn quản lý dự án việc tạo lập mơ q trình thi cơng, kiểm sốt hợp lý xung đột trình thi cơng cho cơng trình xây dựng Phương pháp nghiên cứu * Nghiên cứu lý thuyết: - Nghiên cứu phương pháp lập tiến độ thi công Việt nam, từ nêu ưu điểm nhược điểm phương pháp - Nghiên cứu công nghệ mơ hình ứng dụng xây dựng qua sở cho việc ứng dụng mơ hình 4D lập tiến độ thi công xây dựng phát xung đột xây dựng * Thực hành thực tiễn: Qua dự án cụ thể, thực trình tự bước lập mơ tiến độ thi cơng cho cơng trình bao gồm: - Xây dựng mơ hình kiến trúc (Architecture), kết cấu (Structure), điện nước(ME) - Tập hợp liệu từ mơ hình thiết kế Centure File (Dữ liệu tổng hợp) - Phân chia nhóm đầu việc cơng tác - Trích xuất khối lượng cơng tác làm sở cho lập dự toán tiến độ thi cơng Project - Tạo lập mơ q trình thi công 4D từ liệu Project - Kiểm tra xung đột không gian cấu kiện công trình, phận hệ thống để cảnh báo sớm tới tư vấn thiết kế nhà thầu thi công 5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Luận văn nêu lợi ích mang lại mơ q trình thi công 4D cho nhà thầu thi công việc rà sốt xung đột khơng gian cấu kiện cơng trình, phận hệ thống… - Luận văn nêu trình tự bước ứng dụng công nghệ BIM Việt nam bước tạo lập mô tiến độ thi công 4D cho cơng trình xây dựng Cấu trúc luận văn Nội dung Luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan ứng dụng công nghệ BIM xây dựng Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BIM 4D lập tiến độ thi công xây dựng Chương 3: Đề xuất ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mô tiến độ thi công cơng trình xây dựng THƠNG BÁO Để xem phần văn 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 Email: digilib.hau@gmail.com TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua nghiên cứu ứng dụng công nghệ BIM xây dựng BIM 4D lập mô tiến độ thi công xây dựng, đề tài rút số kết luận sau: - Hiện có nhiều phương pháp ứng dụng áp dụng xây dựng lập biện pháp tiến độ thi công làm nâng cao chất lượng giảm thiểu thời gian thực Mỗi phương pháp có điểm yếu điểm mạnh riêng, tùy với điều kiện đơn vị nên lựa chọn ứng dụng phù hợp với đơn vị để đáp ứng tốt nhu cầu chủ đầu tư - Công nghệ BIM công nghệ chứa đựng ưu việt định việc áp dụng vào ngành xây dựng Vì cơng nghệ nên việc ứng dụng Việt nam gặp phải khó khăn ban đầu Ở Việt nam có số đơn vị bước ứng dụng công nghệ vào việc thiết kế thi công dự án xây dựng Việc áp dụng thành cơng cơng nghệ cần phải có đầu tư thời gian công sức, tâm thay đổi đơn vị để mang lại lợi ích cụ thể việc thực dự án - Ứng dụng công nghệ BIM nhiều phạm vi luận văn đề cập đến việc ứng dụng số công cụ ứng dụng việc tính tốn khối lượng, tạo lập mơ q trình thi cơng cơng trình xây dựng giúp nhà thầu đơn vị quản lý dự án kiểm sốt khối lượng cơng việc nhìn xuyên xuốt dự án xây dựng tương lai, giúp bảo vệ biện pháp thi công trước chủ đầu tư, người 85 nhiều thơng tin ngành xây dựng nắm bắt tốt cơng trình họ tương lai Qua phát xung đột khơng gian bất cập gặp phải q trình thi cơng để có biện pháp xử lý kịp thời Kiến nghị: - Để ứng dụng cơng nghệ BIM Việt nam cần có ủng hộ đơn vị tổ chức hoạt động ngành Các nhà trường đưa ứng dụng công nghệ vào việc đào tạo định hướng giúp hệ kỹ sư, kiến trúc sư tương lai có kiến thức cho việc sử dụng công nghệ xây dựng - Đề tài chưa nghiên cứu hết ứng dụng cơng nghệ, Cần có nghiên cứu tiếp tục, cần có thêm nhiều đề tài ứng dụng công nghệ để phát triển hồn thiện hơn, góp phần mang lại lợi ích thiết thực cho ngành xây dựng Việt nam 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Bộ Xây dựng (2013), Thông tư số 10/2013/TT-BXD ngày 25/7/2013 Quy định chi tiết số nội dung quản lý chất lượng cơng trình xây dựng Chính phủ (2009), Nghị định số 12/2009/NĐ-CP ngày 12/02/2009 quản lý dự án đầu tư xây dựng cơng trình Chính phủ (2009), Nghị định số 112/NĐ-CP ngày 14/12/2009 quản lý chi phí đầu tư xây dựng cơng trình Chính phủ (2013), Nghị định số 15/2013/NĐ-CP ngày 06/02/2013 quản lý chất lượng cơng trình xây dựng Vương Tuấn Cường ( 2014), Building Information Modeling (BIM) Bộ môn Công nghệ quản lý xây dựng Đại học Xây dựng Lương Đức Long (2008), Hệ thống Thông tin Quản lý Xây dựng Ngô Quang Tường (2003), Hỏi Đáp Các Vấn Đề Tổ Chức Thi Công Xây Dựng, NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Phước Thiện (2014), Thiết kế kiến trúc với Revit Architecture 2014, NXB Giao Thông Vận Tải Quốc Hội (2013), Luật số 43/2013/QH13 ngày 26/11/2013 Đấu thầu 10 Quốc Hội (2014), Luật số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014 Xây dựng 11 Trịnh Quốc Thắng (2007), Các phương pháp sơ đồ mạng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 87 Tiếng Anh: 13 Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston (2013), BIM Handbook, AGuide to Building Information Modeling for Owner, Manager, Designers Engineer, and Contractor, John Wiley & Sons, Inc 14 Mc Graw Hill (2014), The Business Value of BIM for Construction in Major Global Markets, SmartMarket Report 15 Mc Graw Hill (2014), The Business Value of BIM for Infrastructure, SmartMarket Report Website: 16 http://anabim.com/bai-viet-anabim/bim-overview/what-is-bim/1-bim-lagi/ 17 http://www.bmthicong.com.vn/vn/ building-information-modeling-bim.html 18 http://amc.edu.vn/tin-tuc-su-kien/tin-xay-dung-va-do-thi/hoat-dong-dautu-xay-dung/2143-dinh-hinh-xu-huong-xay-dung-trong-tuong-lai.html 19.http://www.autodesk.com/solutions/building-informationmodeling overview ... công nghệ BIM xây dựng Chương 2: Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BIM 4D lập tiến độ thi công xây dựng Chương 3: Đề xuất ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mơ tiến độ thi cơng cơng trình xây dựng THƠNG... 45 2.3.3 Ứng dụng công nghệ BIM 4D lập mô 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 CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG 53... nghiên cứu ứng dụng công nghệ BIM xây dựng BIM 4D lập mô tiến độ thi công xây dựng, đề tài rút số kết luận sau: - Hiện có nhiều phương pháp ứng dụng áp dụng xây dựng lập biện pháp tiến độ thi công