Cây cầu dài nhất thế giới được xây dựng mà không cần bản vẽ – Phần 1
Cầu Randselva là cây cầu dài nhất thế giới được xây dựng mà không cần bản vẽ cho đến nay, vì nó chỉ dựa trên mô hình BIM. Đây là cây cầu dầm hộp bê tông dài 634 m bắc qua Sông Randselva ở Na Uy, gần thành phố Hønefoss, cách thủ đô Oslo của Na Uy khoảng 50 km về phía tây bắc.
Trong bài viết này, bạn có thể đọc phần đầu tiên của loạt bài, nơi chúng tôi viết về những thách thức lớn nhất mà cả nhóm thiết kế và xây dựng phải đối mặt. Hơn nữa, chúng tôi trình bày các giải pháp thực tế đã được sử dụng trong dự án dựa trên mô hình hấp dẫn này.
Mục lục
1. Về dự án
Trước tiên, chúng ta hãy xem qua thông tin chung về dự án. Cầu Randselva (tiếng Na Uy: Randselvabru) là một cây cầu dầm hộp bê tông dài 634 m bắc qua Sông Randselva ở Na Uy, gần thành phố Hønefoss, cách thủ đô Oslo của Na Uy khoảng 50 km về phía tây bắc. Đây là một phần của đường cao tốc E16, chạy qua Na Uy vào Thụy Điển. Dự án bao gồm kết cấu cầu và 1,5 km đường ở cả hai bên và khánh thành vào tháng 7 năm 2022.
Loại hợp đồng: Thiết kế & Xây dựng
Chủ dự án: Statens Vegvesen (Cơ quan quản lý đường bộ công cộng Na Uy)
Xây dựng (nhà thầu chính): PNC Na Uy
Thiết kế, Tính toán & Mô hình BIM: Sweco Na Uy
Thiết kế, tính toán và kiểm soát chất lượng mô hình BIM: Armando Rito Engenharia
Năm xây dựng: 2019-2022
Giá trị hợp đồng: 463 triệu NOK (khoảng 46 triệu Euro) chưa bao gồm VAT
Tổng chiều dài của cầu: 634 m
Bốn sự thật thú vị:
- 95% tất cả thông tin được chuyển đến nhà thầu bằng các tệp IFC
- Thiết kế tham số đã được sử dụng rộng rãi
- Mô hình BIM chứa hơn 200.000 thanh cốt thép và 250 cáp căng sau
- Nhóm thiết kế được chia thành 5 nhóm ở 5 quốc gia (sử dụng Model Sharing)
2. Thách thức cho thiết kế
Vào đầu giai đoạn đấu thầu, người ta đã quyết định rằng dự án sẽ được tiến hành bằng phương pháp BIM và tất cả các đối tượng sẽ được mô hình hóa ở dạng 3D. Hình dạng cầu phức tạp vì nó cần phải phù hợp với địa hình hiện có và con đường đã quy hoạch. Do đó, những thách thức lớn nhất đối với thiết kế liên quan đến việc tạo ra một mô hình BIM phức tạp và bao gồm:
- Hình học phức tạp của cây cầu
- Một số lượng lớn cáp dự ứng lực trong mặt cầu
- Mô hình hóa tốn thời gian của việc gia cố
- Xử lý các bản sửa đổi
- Các nhà thiết kế làm việc ở nhiều quốc gia khác nhau
- Đảm bảo chất lượng của mô hình BIM
3. Giải pháp trong thiết kế
Với mỗi thách thức, chúng ta có thể tìm ra giải pháp. Trên cầu Randselva, chúng tôi đã giải quyết những thách thức trong việc thiết kế một cây cầu phức tạp mà không sử dụng bản vẽ bằng các giải pháp sau:
-
- Chia dự án thành nhiều phần
- Quy trình làm việc
- Phần mềm
- Kế hoạch thực hiện BIM / Sổ tay BIM
- Các phiên họp ICE và hackathon
- Thiết kế tham số
- Thông tin đúng ở đúng nơi
- Hợp tác chặt chẽ với nhà thầu
- Hình ảnh hóa mô hình
Trong phần đầu tiên của loạt bài này, chúng tôi sẽ mô tả bốn giải pháp đầu tiên.
3.1. Chia dự án thành các phần
Có một câu nói nổi tiếng: 'Làm sao để ăn một con voi? Mỗi lần chỉ ăn một miếng!' . Hay nói cách khác: cắt con voi thành nhiều mảnh. Nghĩa là, chia một thứ gì đó lớn, khó xử lý thành các phần nhỏ hơn, dễ quản lý hơn. Một phương pháp tương tự có thể được sử dụng khi tiếp cận một dự án khó hoặc phức tạp. Trên Cầu Randselva, do kích thước của nó, ngay từ đầu dự án, người ta đã quyết định chia các mô hình thành 8 phần kết cấu phụ cho mỗi trục đơn và 3 phần kết cấu thượng tầng.
Điều quan trọng nhất là chia kết cấu thành các bộ phận xây dựng thực tế, theo phương pháp sản xuất của nhà thầu. Đây là lý do tại sao, ví dụ, kết cấu phụ có 8 mô hình độc lập. Đối với mỗi trục từ 1-8, mô hình bao gồm cọc, móng và cột. Theo cách đó, nhóm làm việc từ nhà thầu có thể mở chỉ mô hình có liên quan mà họ cần cho sản xuất.
Trong giai đoạn đấu thầu của dự án, do tiến độ thời gian, nhà thầu quyết định bắt đầu xây dựng phần kết cấu thượng tầng tại ba địa điểm: trên trục 2 (phương pháp dầm tự do), trên trục 3 (cũng là phương pháp dầm tự do) và trên trục 8 (hệ thống giàn giáo di động, hay MSS). Đối với điều đó, ba bộ thiết bị đã được sử dụng. Kết quả là, nhà thiết kế chia phần kết cấu thượng tầng thành 3 phần:
- Từ trục 1 đến trục 2,5 – Phương pháp dầm tự do
- Từ trục 2,5 đến trục 4 – Phương pháp dầm tự do
- Từ trục 4 đến trục 8 – Hệ thống giàn giáo di động
Một lợi thế khác của việc chia dự án thành các phần là các mô hình nhỏ hơn (với kích thước tệp nhỏ hơn), có thể được mở và quản lý nhanh hơn. Tuy nhiên, cũng có một thách thức liên quan đến các phân chia này: nhóm thiết kế cần phải nhớ giao diện giữa các mô hình. Ví dụ, các thanh cốt thép bắt đầu nằm trong kết cấu thượng tầng cần được mô hình hóa trong các cột, vì chúng sẽ được thực hiện ngay từ đầu. Các nhà thiết kế nên thực hiện kiểm soát chất lượng bằng cách hợp nhất các mô hình lại với nhau và kiểm tra xem các giao diện giữa các phần có được chăm sóc hay không.
3.2. Quy trình làm việc
Chìa khóa để sử dụng BIM thành công là hiểu được ai sẽ sử dụng mô hình BIM và hiểu loại thông tin nào người dùng sẽ cần để rút ra từ mô hình. Các mô hình BIM của cầu Randselva đang được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong suốt quá trình từ thiết kế đến trạng thái vận hành, như minh họa trong quy trình làm việc BIM trong hình bên dưới. Người dùng của nhiều giai đoạn thường sẽ có các yêu cầu thông tin khác nhau và sử dụng phần mềm khác nhau để trích xuất dữ liệu.
Trong dự án cầu Randselva, kiểm soát đa ngành và kiểm soát của bên thứ 3 chủ yếu được thực hiện bằng cách sử dụng Solibri kết hợp với tệp BCF.
Ở giai đoạn xây dựng, mô hình được sử dụng cho bốn mục đích chính sau đây được thể hiện sơ đồ trong hình bên dưới:
A. Công tác đào đất và lấp đất
B. Xây dựng giàn giáo / Khảo sát
C. Sản xuất và lắp đặt sản phẩm của bên thứ ba
D. Lắp đặt cốt thép (và dự ứng lực)
Bốn mục đích khác nhau này đều cần phần mềm và phương pháp làm việc chuyên dụng.
3.3. Phần mềm
Việc lựa chọn mức độ chi tiết tối ưu trong mô hình BIM là rất quan trọng. Các đối tượng cần được mô hình hóa với đủ chi tiết để hữu ích trong việc kiểm soát xung đột và hiểu phạm vi công việc. Đồng thời, quá nhiều chi tiết sẽ làm cho mô hình trở nên rất lớn và phần mềm sẽ bắt đầu chậm trễ và khó kiểm soát.
Các gân và neo căng sau là những thành phần quan trọng trong cầu Randselva và là lý do tại sao thiết kế thanh mảnh này có thể thực hiện được. Do độ cong của cầu trong chế độ xem mặt bằng và sự kết hợp của hai hệ thống kết cấu khác nhau, hình học căng sau rất phức tạp và vị trí của các thành phần không linh hoạt. Tuy nhiên, chỉ có hình dạng bên ngoài của hình học gân và neo là quan trọng để mô hình hóa chính xác, vì nó sẽ tạo thành cơ sở để kiểm soát va chạm.
Các sợi thép và hình học bên trong của các neo được công ty cung cấp sản phẩm xử lý và không cần phải mô hình hóa. Một đoạn trích trong số 200 sợi cáp được mô hình hóa tại cầu Randselva được hiển thị trong hình trên.
Ngoài các gân, tất cả các cốt thép kết cấu cần thiết cho dự án cầu Randselva đã được mô hình hóa. Điều này giúp hiểu rất rõ về những va chạm nào phải được thiết kế và lắp đặt đặc biệt do va chạm và các vấn đề lắp đặt tiềm ẩn. Tuy nhiên, tất cả các thanh cốt thép trong mô hình BIM đều không phải là không va chạm. Một cách tiếp cận thực tế được lựa chọn, trong đó một số va chạm giữa các thanh cốt thép trong mô hình được chấp nhận miễn là rõ ràng là có thể dễ dàng điều chỉnh va chạm tại công trường xây dựng. Điều này đã được thống nhất hoàn toàn với PNC Norge AS, công ty chịu trách nhiệm về công trình cầu.
Một lợi thế khác của việc mô hình hóa tất cả các thanh cốt thép là cốt thép có thể được đặt hàng trực tiếp từ mô hình BIM, loại bỏ nhu cầu về lịch trình uốn thanh được tạo thủ công. Ở những khu vực có cốt thép nặng và không gian hạn chế như các vết phồng rộp cho neo căng sau, nhiều dự án thường tạo ra các mô hình 1:1 tại công trường để kiểm tra khả năng xây dựng. Đối với dự án cầu Randselva, các mô hình này đã được tạo ra dưới dạng kỹ thuật số và đã chứng minh là một cách thiết kế rất hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Đặc biệt, do độ cong của cầu, mỗi vị trí vỉ và cốt thép tương ứng hầu như là duy nhất. Trong mô hình BIM, các điều chỉnh cục bộ trên cốt thép chung và vỉ được thực hiện cho mỗi vỉ. Theo truyền thống, điều này đòi hỏi một lượng lớn bản vẽ cụ thể để tránh công việc bổ sung tại công trường. So sánh giữa mô hình lắp ráp tại công trường và mô hình kỹ thuật số được phát triển cho cầu Randselva được trình bày trong hình bên dưới.
3.4. Kế hoạch thực hiện BIM / Sổ tay BIM
Kế hoạch thực hiện BIM (BEP) hoặc sổ tay BIM, như được biết đến rộng rãi hơn ở Na Uy, là một tài liệu trung tâm mô tả mức độ và mục tiêu sử dụng BIM trong dự án, phân chia trách nhiệm và trình bày quy trình công việc. Đây là một tài liệu quan trọng trong một dự án dựa trên mô hình như Cầu Randselva.
BEP bao gồm hai phần: phần chung và phần dành riêng cho dự án. Phần chung áp dụng cho tất cả các dự án BIM trong một công ty và mô tả các quy trình làm việc và các lĩnh vực sử dụng BIM. Phần dành riêng cho dự án được điền sau khi ký hợp đồng với nhà thiết kế trong cuộc họp khởi động BIM. Phần này xác định khuôn khổ dành riêng cho dự án cho luồng dữ liệu, lập kế hoạch liên ngành và cộng tác trong dự án.
Sổ tay BIM là một tài liệu sống cần được liên tục sửa đổi trong dự án nếu cần thiết.
Mục đích của Kế hoạch thực hiện BIM/Sổ tay hướng dẫn BIM là đảm bảo kỳ vọng chung, tương tác tốt và sự hiểu biết giữa tất cả các bên liên quan trong dự án. BEP nên mô tả cách công ty thực hiện các dự án BIM với mô hình là phương tiện truyền tải thông tin trung tâm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn lập kế hoạch và sản xuất. Tài liệu cung cấp mô tả về các yêu cầu đối với sự hợp tác BIM trong dự án và cách thức trách nhiệm, thực hiện và tham gia vào các hoạt động phải được thực hiện với trọng tâm là quản lý mô hình và sản phẩm cuối cùng – mô hình BIM được sử dụng để thực hiện và, nếu được khách hàng đồng ý, trong quá trình quản lý cơ sở (FM).
Đối với Cầu Randselva, sổ tay BIM đã được nhà thầu và nhà thiết kế cùng nhau biên soạn sau một loạt các cuộc họp. Tài liệu đã được cập nhật trong quá trình thực hiện dự án, khi các phương pháp hoặc quy trình làm việc mới được tìm thấy có hiệu quả hơn cho dự án cụ thể này.
Nội dung chính trong Kế hoạch thực hiện BIM / Sổ tay BIM:
💡 Thỏa thuận chung trong dự án về mức độ BIM và mục tiêu của nó. Những điều này sẽ có hậu quả đối với mô hình hóa và cấu trúc của mô hình
💡 Làm rõ và thiết lập vai trò, trách nhiệm, tương tác và kiểm soát liên ngành. Thường được làm rõ trong cuộc họp khởi nghiệp
💡 Thông tin chính, như bố cục dự án với các đơn vị, điểm 0 và tọa độ, phân chia dự án và mô hình, và đặt tên
💡 Nguyên lý mô hình hóa đơn giản, thông tin về phần mềm và trao đổi tệp
Tóm tắt phần đầu tiên
Trong phần đầu tiên của loạt bài về cây cầu dài nhất thế giới được xây dựng mà không cần bản vẽ, chúng ta đã xem xét thông tin chung về dự án, những thách thức đối với thiết kế và 4 giải pháp cho những thách thức đó. Hãy theo dõi phần tiếp theo, nơi chúng tôi sẽ đề cập đến các giải pháp còn lại cho thiết kế:
- Các phiên họp ICE và hackathon
- Thiết kế tham số
- Thông tin đúng ở đúng nơi
- Hợp tác chặt chẽ với nhà thầu
0 Nhận xét