EnglishBIM (Building Information Modelling – Mô hình thông tin công trình) đã trở thành công cụ được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, hỗ trợ tăng cường công tác lập kế hoạch và quản lý dự án, đồng thời đảm bảo tiến độ và ngân sách. Tuy nhiên, trong lĩnh vực xây dựng cầu, BIM vẫn chưa được áp dụng phổ biến. Thay vào đó, BrIM (Bridge Information Modelling – Mô hình thông tin cầu) ngày càng được ưu tiên sử dụng để cung cấp một mô hình đầy đủ về đặc điểm vật lý và chức năng của công trình cầu, trở thành nguồn dữ liệu xuyên suốt vòng đời công trình.
Dưới đây, Stuart Campbell, Giám đốc Phát triển Kinh doanh – Mảng Kỹ thuật tại Trimble, chia sẻ sáu cách BrIM có thể hỗ trợ thành công các dự án xây dựng cầu.
Thiết kế hiệu quả và nhanh chóng
Dù BrIM mang lại lợi ích cho toàn bộ quy trình thiết kế – thi công – vận hành, nhóm thiết kế là bên nhận được lợi ích đầu tiên; họ có thể thu thập dữ liệu về kết cấu và tuyến đường bộ, đường sắt và địa hình. Tất cả dữ liệu đầu vào như mô hình địa kỹ thuật, ảnh quét và đám mây điểm có thể được tổng hợp để phục vụ thiết kế – điều mà bản vẽ vật lý không thể làm được.
Một giải pháp BrIM thực thụ cũng mang tính tham số. Thiết kế tham số dựa trên việc xác định các tham số, tức là các đầu vào dữ liệu liên kết với các đối tượng mô hình. Ví dụ, khi điều chỉnh một tham số như số lượng cột trên bản mặt cầu, toàn bộ các đối tượng trong mô hình chịu ảnh hưởng bởi thay đổi đó sẽ được cập nhật tự động.
Trong thực tế, BrIM tham số cho phép kỹ sư kết cấu dễ dàng xây dựng sơ đồ dữ liệu đầu vào bằng trình chỉnh sửa dựa trên thuật toán, sau đó xuất ra các đối tượng đến công cụ BrIM tham số như Tekla Structures. Nhờ vào liên kết trực tiếp giữa phần mềm BrIM và các công cụ lập trình trực quan như Grasshopper (plugin được cài sẵn trong Rhinoceros 6 – phần mềm thiết kế và đồ họa 3D), các kỹ sư có thể áp dụng quy trình làm việc này mà không cần kiến thức lập trình. Điều này đặc biệt hữu ích khi tạo các kết cấu phức tạp như các dạng cong hay thiết kế kiến trúc mang tính thử thách. Việc kết nối Grasshopper với Tekla Structures tạo ra các mô hình kết cấu mang tính thi công, giàu thông tin, có thể được sử dụng trong toàn bộ vòng đời dự án.
BrIM luôn đảm bảo mô hình được cập nhật kịp thời sau mỗi thay đổi – không cần cập nhật bản vẽ thủ công. Tất cả tài liệu kết cấu có thể được xuất ra chỉ với một thao tác, và các thay đổi có thể được chia sẻ dễ dàng với các thành viên dự án ở mọi giai đoạn.
Hơn nữa, việc kiểm soát chất lượng được cải thiện nhờ vào bóc tách khối lượng chính xác, tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công. Kiểm tra va chạm giúp đảm bảo các mô hình khớp với nhau hoàn toàn trước khi ra hiện trường, và thiết kế chính xác sẽ đảm bảo khả năng thi công cũng như độ tin cậy.
Hợp tác dựa trên dữ liệu
Một thực tế không mấy dễ chịu: khoảng 40% công việc ngoài hiện trường không mang lại giá trị, và có đến 30% xây dựng là làm lại. Vì vậy, để tối ưu quy trình thiết kế – thi công cần phải chia sẻ và liên kết thông tin thiết kế chính xác với các bên liên quan trong dự án.
Một yếu tố then chốt trong BrIM cộng tác là chuẩn hóa dữ liệu – điều này cho phép khả năng tương tác giữa các hệ thống phần mềm của các chuyên ngành khác nhau. Thông tin có thể được chia sẻ và sử dụng xuyên suốt giữa các bên liên quan trong dự án, thông qua các phần mềm như Trimble Connect, để bổ sung trí tuệ dữ liệu vào toàn bộ quy trình.
Bên cạnh đó, việc phân định rõ vai trò, hướng dẫn và quy trình BrIM, cũng như nâng cao kỹ năng cho đội ngũ thiết kế và xây dựng các phương thức truyền thông minh bạch (như mô hình Big Room) là rất cần thiết để chủ đầu tư, nhà thiết kế và nhà thầu có thể trao đổi thông tin sớm ngay từ đầu dự án. Ngay cả trong các dự án thiết kế – đấu thầu – thi công truyền thống, luồng thông tin từ thiết kế đến thi công cũng được cải thiện rõ rệt nhờ các nền tảng cộng tác kỹ thuật số.
Không lãng phí trong chế tạo
Trong các dự án hạ tầng, ước tính 10% vật liệu bị lãng phí. Nhưng với mô hình chính xác, giàu dữ liệu và có thể mô phỏng được, việc tính toán lượng vật liệu cần thiết trở nên dễ dàng. Dữ liệu chính xác giúp các bên đặt hàng đúng số lượng, đúng thời điểm, hạn chế tồn kho và giảm không gian lưu trữ tại công trường.
Dữ liệu có thể đọc được bằng máy còn hỗ trợ cho các xưởng gia công thép, cốt thép và nhà máy bê tông đúc sẵn, giúp giảm sai sót trong tự động hóa, đảm bảo độ chính xác và nhất quán. Thông tin chế tạo cũng có thể được tổ chức và quản lý theo tiến độ dự án; các xưởng có thể tạo báo cáo theo yêu cầu, lịch uốn, danh mục vật liệu và lưới thép, đồng thời tối ưu trình tự lắp dựng. Ngay cả việc phân phối từng xe tải vận chuyển các cụm cầu, đổ bê tông và lắp cốp pha cũng có thể được điều phối chi tiết để hạn chế lãng phí bê tông – một vật liệu có hại cho môi trường nếu bị dư thừa. Nhờ chia sẻ nhanh chóng và dễ dàng thông tin chế tạo dựa trên mô hình, các công đoạn tại công trường cũng trở nên gọn nhẹ hơn.
Không sai sót tại công trường
Trung bình có đến 40% các dự án hạ tầng vượt ngân sách, vì vậy thiết kế có thể thi công được và có mức độ chi tiết cao (LOD – Level of Development) là yếu tố giảm chi phí xây dựng và nâng cao độ chính xác khi bóc tách khối lượng.
Các mô hình mô phỏng thực tế và luôn được cập nhật, cùng với mô phỏng từng bước của quá trình xây dựng, giúp giao tiếp hiệu quả với các cơ quan liên quan. Lập tiến độ dựa trên dữ liệu mô hình giúp truyền đạt phạm vi và quá trình phát triển của dự án một cách trực quan.
Các yêu cầu thông tin (RFI) và xử lý sự cố ngoài hiện trường thường tốn kém, nhưng BrIM giúp ngăn chặn điều này. Việc phát hiện va chạm trước khi xây dựng giúp tránh được các trì hoãn đắt đỏ và thi công lại – tiết kiệm đáng kể chi phí.
Mô phỏng tiến độ
BrIM cho phép rút ngắn tiến độ dự án nhờ quy trình làm việc hiệu quả hơn, thông tin chính xác và truyền thông kịp thời. Trước đây, các bên trong dự án thường không được cập nhật kịp thời các thay đổi, nhưng với mô hình luôn được cập nhật, không ai bị bỏ lại phía sau.
BrIM sử dụng dữ liệu mô hình làm cơ sở và kết nối trực tiếp với các chức năng lập tiến độ tổng thể. Điều này giúp giảm chi phí nhờ tránh thời gian chờ đợi và hỗ trợ việc giao hàng đúng hạn. Các tiến độ có thể được mô phỏng và chia sẻ đến mọi bên liên quan từ sớm để điều chỉnh kịp thời.
Thậm chí có thể mô phỏng quá trình dựng lắp từng đối tượng một, qua đó minh họa các phương án thay thế và các phụ thuộc trong nhiệm vụ thi công. Nhận thức rõ ràng về quy trình sẽ giúp tất cả các bên yên tâm – và đây là một giá trị lớn.
Quản lý tài sản thông minh
Một “ngôn ngữ BrIM” chung giúp chính quyền, cơ quan quản lý và ngành công nghiệp ghi nhận và quản lý các dự án cầu một cách hiệu quả hơn trong quá trình thi công. Nhờ BrIM, các hoạt động kiểm tra, bảo trì và sửa chữa có thể được tổ chức có mục tiêu và hiệu quả với mọi giai đoạn xây dựng được ghi chép rõ ràng, dễ dàng truy xuất. Khi công trình hoàn thành, chủ đầu tư sẽ nhận được mô hình hoàn công giàu dữ liệu phục vụ quản lý tài sản thông minh. Không giống như tài liệu giấy, tài liệu số dễ cập nhật sau khi xây dựng và luôn sẵn sàng cho các hệ thống quản lý tài sản kỹ thuật số.
Trong tương lai, với các ứng dụng quản lý vòng đời cầu dựa trên mô hình phát triển hơn, việc kiểm tra có thể được thực hiện thông qua dữ liệu kỹ thuật số thu thập từ thiết bị di động, camera và thiết bị bay không người lái. Hãy tưởng tượng một cây cầu có thể tự động báo cho chủ đầu tư biết khi cần sơn lại, khi nào cần kiểm tra định kỳ tiếp theo hoặc khi nào cần sửa chữa khe co giãn.
Một dự án đã hưởng lợi rõ ràng từ BrIM chính là dự án cầu Chenab tại miền Bắc Ấn Độ. Được xây dựng như một phần của tuyến đường sắt Baramulla – Srinagar – Udhamptur, cầu Chenab là một trong những cây cầu đường sắt cao nhất và có nhịp dài nhất trên thế giới. Cầu được xây dựng trên nền đá Himalaya với móng sâu khoảng 40 mét và rộng 50 mét. Các vòm và trụ cầu là kết cấu giàn thép, trong khi phần móng và cầu dẫn được làm từ bê tông.
Do điều kiện thi công vô cùng khắc nghiệt và dự kiến sẽ còn gặp nhiều thách thức sau khi hoàn thành, chủ đầu tư – Công ty Đường sắt Konkan – ngay từ đầu đã yêu cầu áp dụng BrIM để tạo ra thiết kế sáng tạo và đảm bảo sự hợp tác hiệu quả giữa các bên.
WSP Phần Lan, đơn vị tư vấn thiết kế của dự án, đã lựa chọn phần mềm Tekla Structures vì phần mềm này cung cấp dữ liệu chính xác, tin cậy và cần thiết cho BrIM và thi công. Tekla Structures cũng tạo ra cách làm việc chính xác và tối ưu hơn, tăng cường cộng tác giữa các bên.
Trong dự án này, việc sử dụng Tekla Structures giúp WSP tổ chức vật tư tấm thép hợp lý hơn cho hậu cần trong địa hình khó khăn; các mô hình 3D trực quan cũng giúp dễ dàng trình bày và được phê duyệt hơn trong các buổi họp so với bản vẽ 2D.
Tekla Structures còn giúp tăng hiệu quả và tối ưu hóa dự án nhờ hệ thống liên kết phong phú và tính năng kiểm tra va chạm tự động – giúp phát hiện xung đột từ sớm. Đơn vị thiết kế có thể triển khai các kết cấu bê tông cốt thép, giằng, cấu kiện và các khối xây dựng khác với độ chính xác cao về kích thước và tọa độ ổn định – mang đến kết quả đúng như mong đợi.
Không có gì ngạc nhiên khi thiết kế cầu đang dần chuyển sang hướng thiết kế dựa trên mô hình, bởi việc trực quan hóa thông tin giúp mọi bên dễ hiểu hơn về quy trình và trong giai đoạn lập kế hoạch, các cấu kiện có thể được liên kết với thông tin tiến độ.
Nguồn: Tekla
