Ứng dụng trí tuệ nhân tạo để dự đoán tiến độ thi công nhà lắp ghép

Xác định tiến độ thi công lắp ghép là một vấn đề quan trọng đối với chủ đầu tư lẫn nhà thầu thi công lắp ghép. Về đặc trưng công trình, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ thi công lắp ghép, nên các thuật toán CART, ANN, SVM và Ensemble được sử dụng để giải quyết vấn đề. Trong nghiên cứu này, bốn mô hình đã được xây dựng để dự báo tiến độ thi công lắp ghép. 50 dữ liệu công trình đã được thu thập, phương pháp Cross Validation được áp dụng để kết quả dự báo được khách quan. Với bốn mô hình được xây dựng, mô hình SVM cho kết quả tốt nhất với khả năng khái quát hóa và hội tụ để xác định tiến độ thi công lắp ghép.

Thi công lắp ghép kết hợp bê tông ứng suất trước đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng dân dụng, cũng như cầu đường, để đáp ứng cho quá trình đô thị hóa nhanh chóng ở các thành phố lớn. Với ưu thế của mình so với bê tông toàn khối, phương pháp lắp ghép có thể tiết kiệm cả về chi phí, tiến độ lẫn chất lượng thi công. Theo các chuyên gia xây dựng hàng đầu, việc áp dụng sàn bê tông lắp ghép có thể tiết kiệm tới 70% chi phí xây dựng áp dụng với các công trình có quy mô lớn. Trong điều kiện hiện nay tại Việt Nam, thi công bằng phương pháp lắp ghép dần có xu thế phát triển.

Phương pháp thi công này dựa vào việc các cấu kiện được sản xuất trước tại nhà máy, với chất lượng đảm bảo và lắp dựng trên công trường được triển khai chính xác, nhanh chóng. Vì thế, phương pháp này có thể là giải pháp phù hợp cho các công trình dành cho người thu nhập thấp tại các đô thị lớn trong thời gian sắp tới. Ví dụ, công trình Eco Dream Nguyễn Xiển (Quận 9, TP.HCM) vượt tiến độ 1 tháng, với tốc độ thi công 5 ngày/sàn lắp ghép, qua đó cho ta thấy ưu thế ưu việt về tốc độ của bêtông lắp ghép.

Xác định được tiến độ thi công lắp ghép là cơ sở để nhà thầu thi công xác định được tổng tiến độ thi công trong giai đoạn đấu thầu. Và dựa vào các yếu tố ảnh hưởng tới tiến độ thi công, đơn vị thi công có những chủ động trong việc lên kế hoạch thi công và có biện pháp ứng phó với những rủi ro về thời gian trong quá trình thi công.

Nhà lắp ghép kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước hoặc bê tông dự ứng lực, khác với kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Thay vì sử dụng cốt thép cường độ trung bình, cấu kiện này sử dụng cốt thép được ứng suất trước có lực căng rất cao, cường độ chịu kéo tốt kết hợp với sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu biến dạng ngược với biến dạng khi cấu kiện làm việc. Thông qua việc này, kết cấu bê tông dự ứng lực có khả năng chịu tải trọng giới hạn lớn hơn kết cấu bê tông thông thường, cũng như vượt nhịp lớn nhờ vào trọng lượng bản thân nhỏ cũng như vật liệu cường độ cao.

Với công nghệ thi công lắp ghép, các cấu kiện đã được chế tạo hoàn chỉnh hoặc bán phần ở nhà máy dựa vào bản vẽ kỹ thuật, sau đó các cấu kiện được vận chuyển đến công trường. Các cấu kiện được liên kết với nhau bằng các mối nối kỹ thuật, đảm bảo khả năng chịu lực. Các cấu kiện đúc sẵn có thể là dầm, cột, panel sàn, panel tường, cầu thang, dàn vì kèo… và các cấu kiện cầu đường như móng cốc, đoạn đường ống (tunnel), đốt cọc. Các tấm sàn được thiết kế có hệ sườn và lớp đệm, lõi cứng của công trình được thi công tại chỗ hoặc trượt lõi. Sau khi cột, dầm, tấm sàn được lắp thì đổ một lớp bê tông cốt thép toàn khối trên toàn bộ mặt sàn từng tầng, tấm sàn là tấm ba lớp.

Nghiên cứu này đã sử dụng thuật toán SVM, CART, ANN kết hợp với phương pháp k-fold cross validation tạo nên các mô hình dự báo tiến độ thi công công trình lắp ghép dựa trên tập 50 dữ liệu với các thông số đầu vào là đặc trưng của dự án. Đây là cơ sở quan trọng để giúp chủ đầu tư hoạch định được chiến lược, chủ động về tài chính, thời gian cho dự án. Dựa vào kết quả nghiên cứu và thực nghiệm, các tác giả đưa ra các kết luận sau:

• Thông qua trao đổi với các chuyên gia, sàng lọc tài liệu đã xác định được những yếu tố cần thiết từ đặc trưng dự án có ảnh hưởng đến tiến độ thi công.

• Giới thiệu một số thuật toán Data Mining như máy học vector hỗ trợ, cây quyết định, mạng nơron nhân tạo.

• Nghiên cứu áp dụng phương pháp xác thực chéo kfold để giảm thiểu sai lệch liên quan đến việc lấy mẫu ngẫu nhiên của dữ liệu training và testing, giúp cho kết quả được khách quan hơn.

• Sử dụng công cụ SPSS Modeler xây dựng mô hình để tiến hành dự báo thời gian thi công lắp ghép.