BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - CAO MINH TÂM HỒN THIỆN VIỆC ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ BIM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH TẠI CƠNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CEG VN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Hà Nội _ 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI - CAO MINH TÂM KHĨA: 2021 - 2023 HỒN THIỆN VIỆC ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ BIM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CEG VN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ ANH DŨNG XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội _ 2023 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 Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến PGS.TS Lê Anh Dũng, 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 lịng biết ơn đến gia đình gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm chia sẻ, động viên suốt thời gian thực Luận văn Mặc dù cố gắng, song luận văn khơng tránh khỏi hạn chế sai sót Kính mong nhận góp ý thầy bạn đồng nghiệp! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Cao Minh Tâm LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ 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 Cao Minh Tâm 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 tiêu 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 : THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CEG VN 1.1 Khái quát công nghệ BIM 1.1.1 Giới thiệu công nghệ BIM 1.1.2 Tình hình sử dụng cơng nghệ BIM nước giới Việt Nam 1.2 Lợi ích cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu 14 1.2.1 Lợi ích cơng nghệ BIM xây dựng 14 1.2.2 Lợi ích cơng nghệ BIM q trình thiết kế kết cấu 15 1.3 Ứng dụng BIM thực tiễn thiết kế kết cấu Công ty cổ phần công nghệ xây dựng CEG VN 17 1.3.1.Sơ lược Công ty Cổ phần công nghệ xây dựng CEG VN 17 1.3.2 Nhân 17 1.3.3 Ứng dụng BIM mức độ phát triển mơ hình 21 1.3.4 Quy trình áp dụng cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu 27 1.3.5 Nhận xét chung chất lượng thiết kế 31 1.4 Những hạn chế nguyên nhân ứng dụng công nghệ BIM Công ty cổ phần công nghệ xây dựng CEG VN 33 1.4.1 Hạn chế mặt kỹ thuật, cơng nghệ, phần mềm quy trình thiết kế 33 1.4.2 Hạn chế người 37 1.4.3 Hạn chế mặt tổ chức, pháp lý 39 CHƯƠNG II: CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ KHOA HỌC CỦA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH 40 2.1 Cơ sở pháp lý ứng dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu 40 2.2 Cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ BIM xây dựng 44 2.2.1 Cơng nghệ mơ hình CAD thơng thường 44 2.2.2 Hạn chế hệ thống CAD hai chiều 45 2.2.3 So sánh trình làm việc ba chiều BIM với hai chiều CAD 47 2.2.4 Cơng nghệ mơ hình BIM thiết kế kết cấu cơng trình 50 2.2.5 Các cơng cụ ứng dụng BIM thiết kế kết cấu 55 CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT HOÀN THIỆN VIỆC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ BIM TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 59 3.1 Khắc phục hạn chế việc áp dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu cơng trình 59 3.1.1 Lựa chọn nhà quản lý BIM ( BIM Manager) 59 3.1.2 Đề xuất chi phí thời gian cho việc sử dụng phần mềm BIM 60 3.1.3 Xây dựng kế hoạch áp dụng BIM 61 3.1.4 Đào tạo kỹ sư BIM nguồn nhân lực BIM 64 3.1.5 Phân tích đánh giá điều chỉnh q trình thực 66 3.1.6 Cập nhật phần mềm xu hướng 67 3.2 Đề xuất hoàn thiện bước áp dụng cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu cơng trình 68 3.2.1 Tiếp nhận số liệu đầu vào chuẩn bị cho dự án 68 3.2.2 Xây dựng mơ hình thiết kế 3D 70 3.2.3 Phân tích kết cấu 75 3.2.4 Tập hợp liệu từ mơ hình thiết kế mơn 78 3.2.5 Phát kiểm tra xung đột 79 3.3 Đề xuất hồn thiện áp dụng cơng trình xây dựng 81 3.3.1 Xây dựng kế hoạch BIM (BEP) 81 3.3.2 Xây dựng mơ hình thơng tin cơng trình BIM 3D 86 3.3.3 Phân tích kết cấu 89 3.3.4 Phát kiểm tra xung đột 90 3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm thiết kế 92 3.4.1 Giải pháp quản lý chất lượng thiết kế 92 3.4.2 Nâng cao chất lượng sản phẩm thiết kế 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 Kết luận: 100 Kiến nghị: 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Số hiệu bảng,biểu Tên bảng, biểu Trang Danh sách nhân viên trình độ Bảng 1.1 cán nhân viên CEG VN 18 Bảng 1.2 Mức độ phát triển mô hình cấu kiện 25 So sánh BIM CAD đặc tính Bảng 2.1 thiết kế 48 Bảng 3.1 Bảng thông tin tổng quát dự án 82 Bảng 3.2 Bảng phân chia nhiệm vụ dự án 82 Bảng 3.3 Bảng ví dụ đặt tên mơ hình dự án 83 Bảng 3.4 Bảng ví dụ đặt tên theo phân đoạn 84 Bảng 3.5 Bảng quy ước đặt tên vẽ 84 Bảng 3.6 Bảng quy ước phân loại vẽ 84 Bảng 3.7 Bảng quy ước cập nhật thơng tin mơ hình 85 Bảng 3.8 Bảng xung đột điển hình dự án 91 DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA Số hiệu Tên hình Trang Hình 1.1 Tình hình áp dụng BIM giới 10 Hình 1.2 Mơ hình BIM dự án South Falls 26 Hình 1.3 Hình ảnh thực tế thi cơng dự án SouthFalls 26 Hình 1.4 Mơ hình BIM dự án LC3 DATA CENTER 27 hình Mơ hình BIM 3D kết cấu dự án LC3 DATA Hình 1.5 CENTER 27 Hình 1.6 Quy trình thiết kết cấu sử dụng BIM 28 Hình 1.7 Sơ đồ tổng thể trình xử lý xung đột 30 Hình 1.8 Quy trình phối hợp xử lý xung đột 31 Hình 3.1 Mơ hình BIM 3D kết cấu dự án DC 16 89 Hình 3.2 3D Mặt kết cấu tầng 89 Hình 3.3 3D cấu kiện cột vách điển hình dự án DC 16 90 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các từ viết tắt BIM Nội dung Building Information Modeling (Mơ hình thơng tin cơng trình) BQLDA Ban quản lý dự án CĐT Chủ đầu tư ĐVTV Đơn vị tư vấn CTXD Cơng trình xây dựng DA Dự án DAXD Dự án xây dựng ĐVTC Đơn vị thi công QLDA Quản lý dự án TVTK Tư vấn thiết kế QLTC Quản lý thi công MEP Bộ môn cơ, điện nước KSLDA Kiểm soát chất lượng dự án KSTK Kiểm soát thiết kế CNDA Chủ nhiệm dự án CNTK Chủ nhiệm thiết kế CTCN Chi tiết chuyên ngành CNCN Chủ nhiệm chuyên ngành TTTV Trung tâm tư vấn TKV Thiết kế viên KTV Kĩ thuật viên MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Mơ hình thơng tin cơng trình ( Building Information Modeling –BIM) áp dụng dự án xây dựng Việt Nam khoảng 10 năm gần đây.Nhiều nghiên cứu nước khảo sát đánh giá lợi ích khó khăn áp dụng BIM suốt vịng đời dự án Tuy nhiên, cải tiến khả áp dụng BIM thách thức lớn ngành công nghiệp xây dựng Để tiếp cận với cách mạng 4.0 sở ứng dụng công nghệ thơng tin, trí tuệ nhân vào hoạt động thiết kế xây dựng vận hành cơng trình công cụ cho quản lý dự án vận hành cơng trình theo quan điểm tiếp cận hệ thống, tự động hố điều khiển q trình xây dựng dạng 3D đòi hỏi phải đưa chiến lược tầm nhìn cụ thể hố Có thể ví ý nghĩa xuất BIM với xuất sơ đồ Gantt sơ đồ PERT quản lý kỉ XX ngày tích hợp thành hệ thống điều khiển tự động hoá kỷ nguyên kỹ thuật số Trong thời gian qua chủ đầu tư yêu cầu ngày gắt gao, 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 đơn vị tham gia dự án thành viên đội ngũ quản lý dự án.Sử dụng cơng nghệ CAD thơng thường cịn nhiều hạn chế so với cơng nghệ BIM 3D cách nhìn trực quan diễn biến cơng trình tìm giải kịp thời xung đột tranh chấp xảy bên Cơng nghệ BIM mang lại nhiều lợi ích q trình xây dựng vận hành cơng trình phạm vi luận văn đề cấp tới phần ứng dụng công nghệ BIM ứng dụng công nghệ BIM khâu thiết kế kết cấu, phát xung đột môn, để phần thấy lợi ích mà cơng nghệ BIM mang lại ngành xây dựng Đề tài thực với mong muốn từ kinh nghiệm đúc rút trình ứng dụng BIM thiết kế kết cấu Công ty Cổ phần công nghệ xây dựng CEG VN – công ty The Consulting Engineers Group INC bước hoàn thiện quy trình ứng dụng BIM thiết kế kết cấu Việt Nam Từ đơn vị tư vấn thiết kế có kế hoạch, biện pháp có chuẩn bị thích hợp xem xét cẩn thận trước định áp dụng công nghệ vào cơng trình sử dụng kết cấu ứng lực trước * Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá thực trạng áp dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu cơng trình xây dựng Cơng ty Cổ phần Cơng nghệ xây dựng CEG VN - Hồn thiện áp dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu bê tông ứng suất trước * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu áp dụng công nghệ BIM công tác thiết kế kết cấu bê tông ứng suất trước công ty Cổ phần Công nghệ xây dựng CEG VN - Phạm vi nghiên cứu: Sử dụng số công cụ để áp dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu Công ty Cổ phần Công nghệ xây dựng CEG VN - Thời gian nghiên cứu: Đến năm 2022, tầm nhìn đến năm 2030 * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập; kế thừa tài liệu, kết nghiên cứu; - Phương pháp lý thuyết, nghiên cứu quy định pháp luật - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, xử lý thông tin; - Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh, tiếp cận hệ thống; - Phương pháp chuyên gia, đúc rút kinh nghiệm, đề xuất giải pháp *Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ BIM thiết kế kết cấu - Ý nghĩa thực tiễn: Hồn thiện ứng dụng cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu nói riêng tư vấn thiết kế nói chung; nâng cao hiệu quả, hiệu lực quản lý chất lượng cơng trình xây dựng, đảm bảo an tồn cho cơng trình, tránh lãng phí đầu tư xây dựng *Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận kiến nghị, Tài liệu tham khảo Phụ lục, nội dung Luận văn gồm ba chương: - Chương 1: Thực trạng ứng dụng công nghệ BIM Công ty Cổ Phần Công nghệ xây dựng CEG VN - Chương 2: Cơ sở pháp lý khoa học ứng dụng cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu cơng trình - Chương 3: Đề xuất hoàn thiện việc áp dụng cơng nghệ BIM thiết kế kết cấu cơng trình THƠNG BÁO Để xem phần văn tài liệu này, vui lịng liên hệ với Trung Tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Địa chỉ: T.1 – Nhà E – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội website: http://thuviendhkt.net Email: thuvien@hau.edu.vn TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN Lưu ý: Tất tài liệu trôi mạng (không phải trang web thức Trung tâm Thơng tin Thư viện – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội) tài liệu vi phạm quyền Nhà trường không thu tiền, khơng phát hành có thu tiền tài liệu mạng internet 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Qua nghiên cứu áp dụng công nghệ BIM xây dựng giai đoạn thiết kế kết cấu, luận văn rút số kết luận sau: - Hiện có nhiều phương pháp ứng trọng áp dụng xây dựng thiết kế kết cấu Mỗi phương pháp có điểm mạnh điểm yếu riêng, tùy với điều kiện đơn vị nên lựa chọn ứng dụng phù hợp với để đáp ứng tốt yêu cầu chủ đầu tư Đặc biệt kết cấu bê tông cốt thép tiền áp, việc sử dụng công nghệ BIM đem lại hiểu qua cao việc rút ngắn thời gian từ khâu lên ý tưởng tới triển khai vẽ kỹ thuật - Công nghệ BIM công nghệ chứa đựng ưu việt định việc áp dụng vào ngành xây dựng Để áp dụng rộng rãi tới tất loại cơng trình cần có đầu tư nghiêm túc thời gian, công sức, thời gian đào tạo chuyển giao công nghệ phần mềm để BIM áp dụng rộng rãi - Ứng dụng công nghệ BIM nhiều phạm vi luận văn đề cập đến việc ứng dụng số công cụ ứng dụng việc triển khai vẽ kết cấu kiểm sốt xung đột mơn để giúp cho đơn vị tư vấn thiết kế đơn vị thi cơng phát xung đột không gian lường trước bất cập gặp phải q trình thi cơng để có biện pháp xử lý kịp thời 101 Kiến nghị: - Để trì phát triển nguồn nhân lực BIM cần có đầu tư Ban Giám đốc xuất văn hướng dẫn để có quy trình chi tiết khép kín, từ giai đoạn bắt đầu đến kết thúc dự án, cần có đầu tư nghiêm túc đào tạo nhân lực, nghiên cứu cách thức ứng dụng phần mềm mới, để áp dụng BIM nâng cao chất lượng, đẩy nhanh tiến độ, giảm tối đa phát sinh cho dự án xây dựng - Đối với đơn vị Chủ đầu tư, nhìn thấy lợi ích mà BIM mang lại, luận văn mong muốn CĐT có nhìn bao qt áp dụng BIM vào dự án lợi ích trước cho CĐT dự án, để dễ quản lý thi cơng q trình vận hành đưa vào sử dụng cơng trình - Đối với trường đại học đào tạo lĩnh vực xây dựng, giao thơng cơng trình đề nghị đưa BIM vào mơn học, kết hợp học phần mềm Revit, Narviswork mơn tin học ứng dụng Nhờ đào tạo hệ biết hiểu BIM từ - Luận văn chưa nghiên cứu hết ứng dụng công 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 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : Nguyễn Mậu Bành, Nguyễn Bảo Ngọc (2018) Các khuynh hướng nghiên cứu, ứng dụng BIM Viện Quản lý đầu tư xây dựng – Trường đại học Xây Dựng.Tạp chí khoa học cơng nghệ xây dựng 01/2018 Vương Tuấn Cường ( 2014), Building Information Modeling (BIM) Bộ môn Công nghệ quản lý xây dựng Đại học Xây dựng Lê Anh Dũng, Ngô Quang Tuấn (2018), Lợi ích việc áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) thi công xây dựng dân dụng công nghiệp Việt Nam Tạp chí Xây Dựng số 09/2018 Hà Duy Khánh, Huỳnh Trung Hiếu (2020) Quy trình áp dụng BIM giai đoạn tiền xây dựng dự án nhà cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Cơng nghệ 05/2020 Lê Tiến Quang ( 2020) Tài liệu hướng dẫn thực hành Revit Structure 2020.Tài liệu lưu hành nội Nguyễn Phước Thiện Cộng (2018) Phương pháp tiếp nhận BIM cho tổ chức Tài liệu lưu hành nội Nguyễn Phước Thiện Cộng (2018) Phương pháp làm việc theo BIM Tài liệu lưu hành nội Nguyễn Ngọc Tú, Nguyễn Vân Anh Đinh Tuấn Hải(2021) So sánh sử dụng CAD BIM thiết kế cơng trình dân dụng & công nghiệp Tiếng Anh: BS 8536-1: 2015 Briefing for design and construction 10.Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston( 2013) BIM Handbook A Guide to Building Information Modeling for Owner,Manager, Designers, Engineer, and Contractor, John Wiley & Sons, Inc 11.Dipesh Chand (2019) Risk Management in BIM 12.Husam A Wasmi and Daniel Castro-Lacouture (2016), Potential Impacts of BIM-Based Cost Estimating in Conceptual Building Design: A University Building Renovation Case Stud, Construction Research Congress 2016 13.BS EN ISO 19650-1: Organization and digitization of information about buildings and civil engineering works, including building information modelling Information management using building information modelling: Concepts and principles 14 National BIM Standard – United States Version 15.Tianqi Yang and Lihui Liao(2016) Research on Building Information Model( BIM) Technology