Abstract in Portuguese:

A adoção de diretrizes para o condicionamento térmico passivo auxilia na minimização do consumo de energia de uma edificação, principalmente quando associada a componentes construtivos com características térmicas adequadas às estratégias previstas. Entre tais estratégias, para climas tropicais úmidos, a ventilação assume fundamental importância. Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência da janela no desempenho térmico em edificações residenciais multifamiliares na cidade de Vitória, ES, considerando dois modelos de janelas com ênfase na ventilação natural. Foram estabelecidas três etapas: caracterização dos modelos usuais nas edificações multifamiliares; definição do método para análise do desempenho térmico em ambientes ventilados naturalmente com o modelo usual, considerando a frequência de desconforto térmico e os graus-hora de desconforto térmico para a estação do verão; e simulações com o software DesignBuilder. Para o diagnóstico final foi adotada a flutuabilidade entre a frequência de desconforto térmico e o grau-hora de desconforto térmico caracterizando o desempenho térmico do ambiente para o favorecimento do conforto térmico. A avaliação demonstrou que a janela usual em Vitória é ineficiente para a obtenção de conforto térmico considerando a ventilação natural como condicionamento térmico passivo.

Abstract in English:

The adoption of guidelines for the passive thermal conditioning assists in minimizing the energy consumption of a building, especially when associated with construction components with thermal characteristics appropriate to the planned strategies. Among these strategies, for humid tropical climates, the ventilation assumes fundamental importance. The aim of this study was to evaluate the influence of the window on thermal performance in multifamily residential buildings in the Vitória (ES) city, considering the two windows typology, with emphasis on natural ventilation. Three steps were established: Characterization of the usual typologies in multifamily buildings; Definition of the method for analysis of thermal performance in naturally ventilated environments with the usual typology, considering the frequency of thermal discomfort and the degrees hours of thermal discomfort for the summer season; and Simulations with software DesignBuilder. For the final diagnosis it was adopted the variation between the frequency of thermal discomfort and the degree/hour of thermal discomfort characterizing the thermal performance of the environment. The evaluation showed that the usual window in Vitória (ES) is inefficient for obtaining thermal comfort, considering the natural ventilation as passive thermal conditioning.

Abstract in Portuguese:

O uso da luz natural como fonte de iluminação, além dos impactos positivos no bem-estar físico e mental do homem, possui vantagens econômicas. Estas, contudo, dependem da obtenção do nível de iluminação requerido para a tarefa. Neste estudo, o potencial de aproveitamento da luz natural foi analisado considerando-se as dimensões mínimas de sistemas de iluminação natural permitidas para ambientes residenciais, tendo como critério o Código de Obras da cidade de João Pessoa. Os sistemas de iluminação natural analisados consistem em componentes de passagem com componentes de condução. Simulação computacional feita com o software Daysim foi adotada para analisar o comportamento da luz natural. Realizaram-se 480 simulações para cinco ambientes, associando três variáveis no componente de condução: peitoril transparente e opaco (i), componente de condução saliente e encravado (ii), cinco profundidades (iii) a três variáveis do entorno: máxima ocupação do solo (i), duas alturas de pavimento (ii), quatro orientações (iii). Os parâmetros de análise foram: iluminância natural útil (INU) e autonomia da luz natural (ALN). Com os resultados, percebe-se que os limites mínimos dos critérios do Código não favorecem o aproveitamento da iluminação natural: 40% dos modelos simulados apresentam iluminação natural insuficiente. Os ambientes iluminados através de janelas altas têm os piores resultados.

Abstract in English:

Aside from the emotional and health benefits, daylight has been shown to have a significant impact on energy efficiency. The saving potential due to daylighting, however, depends on the daylight availability inside the building. In this work the daylighting performance of rooms in a residential building was analyzed. The daylight system consisted of daylight conduction components associated with pass-through components, designed considering the minimum standards set out by the building code of the city of João Pessoa. The Daysim software was adopted to simulate the daylight, 480 simulations were analyzed, including five different rooms (living room; bedroom; maid’s room; kitchen and bathroom), three variables of pass-through components (opaque and transparent sill; protruding and enclosed balcony; and balcony’s depth), and three variables associated with the surroundings (maximum plot ratio allowed; two stories height; and four facade orientations). Daylight Autonomy (DA) and Useful Daylight Illuminance (UDI) are the performance indicators used to predict the rooms’ performance. We concluded that the minimum standards for conduction and pass-through components set out by the building code can not contribute to the efficient use of daylight (approximately 40% of the simulated models had insufficient daylight), especially when a high window is connected to a pass-through component.

Abstract in Spanish:

En Chile, 75% del parque habitacional existente fue construido sin consideraciones energéticas-ambientales, convirtiéndose en altos consumidores de energía. Hoy existen medidas de mejoramiento energético para viviendas existentes, pero éstas solo consideran algunos desempeños con implicancia en la demanda energética, siendo cada uno mejorado de manera independiente, sin considerar la relación y el efecto que conllevan al estar integrados. Esta investigación propone cubrir una brecha de conocimiento, de cómo diferentes criterios de desempeños actúan integralmente en el mejoramiento energético-ambiental de una vivienda. Actualmente se carece de tal conocimiento, que bajo la filosofía prestacional, genera diversas estrategias de mejoramiento para objetivos de desempeños en climas templados: Confort Térmico, Eficiencia Energética por Calefacción y Calidad del Aire Interior. Se somete un caso de estudio en el centro-sur de Chile, a un diagnostico post-ocupacional (monitorizaciones, simulaciones dinámicas y encuestas de percepción), para establecer criterios de desempeños, cuya relevancia e interdependencia se analiza mediante un estudio multifactorial. Se concluye que para alcanzar dichos objetivos es implícito mejorar la vivienda bajo la integración de criterios como: aumento de hermeticidad al aire, disminución del valor de transmitancia térmico y entrega del caudal de ventilación mínimo; siempre en una solución holística y no aislada.

Abstract in English:

In Chile, 75% of the existing housing stock was built without energy-environmental considerations. These houses are becoming high energy consumers in the country. Nowadays, it exist different measures to improve the energy efficiency of existing dwellings, but these benchmarks consider only some performance that have implication on the energy demand. Normally, these performance are improving in an independently way, without considering the relationship between them and the effect that they imply when they are integrated. This research proposes to fill a gap in knowledge of how different performance-based behave integrally in the energy and environmental retrofitting of existing housing. Currently it is a lack of such knowledge, that under the performance based philosophy, generates various strategies for improve the final objective of performance-based in temperate climates: Thermal Comfort, Energy Efficiency for Heating and Indoor Air Quality. It is selected a case study located in the center-south of Chile. It is evaluated with a post-occupational diagnosis (monitoring, dynamics simulations and user perception surveys) to establish the performance criteria. Their relevance and interdependence are analyzed by a multifactorial study. We conclude that to achieve these goals is implicit to retrofit the existing housing under the integration of the following criteria: increased air tightness, decreased thermal transmittance value and delivery of the minimum ventilation rate; always in a comprehensive manner.

Abstract in Portuguese:

Apesar da reconhecida importância conferida ao estudo microclimático em edifícios históricos para a correta conservação de suas coleções e objetos de relevância histórica e cultural, o conhecimento acerca de seu comportamento em climas temperados é ainda reduzido. Ao longo das últimas décadas surgiram diferentes especificações focadas nas necessidades higrotérmicas dos materiais. Nesse campo, a abordagem dinâmica, baseada no microclima histórico, gerou um amplo consenso entre os especialistas, como meio de alcançar intervalos sustentáveis de temperatura e umidade relativa. Este estudo visou classificar de forma clara o microclima interior de um edifício histórico em clima temperado – Igreja de São Cristóvão, em Lisboa –, com o objetivo de verificar a qualidade microclimática para a conservação dos materiais e validar possíveis alterações. Para tal, utilizou-se um sistema de monitoramento continuo entre novembro de 2011 e agosto de 2013, com registros a cada 10 min, utilizando-se diversos sensores de temperatura e umidade relativa. O microclima foi classificado de acordo com a especificação ASHRAE – Handbook HVAC Applications, Chapter 21: Museums, galleries, archives and libraries. Constatou-se elevada estabilidade climática natural, que não justifica a implementação de sistemas de climatização.

Abstract in English:

Despite the recognised importance of microclimatic studies in historic buildings for the proper conservation of their collections and of historically and culturally important objects, knowledge about their behaviour in temperate climates is still limited. The past decades have seen the emergence of different specifications focused on the hygrothermal needs of materials. A dynamic approach, based on historical microclimates, has generated consensus among experts as a means to achieve sustainable ranges of temperature and relative humidity. This study aimed to classify the interior microclimate of a historic building in a temperate climate – St. Christopher church, Lisbon –, in order to verify the quality of the microclimate for the proper conservation of materials and to evaluate possible changes. For this purpose, a continuous monitoring system was used between November 2011 and August 2013, with several sensors measuring temperature and relative humidity recording every 10 minutes. The microclimate was classified in accordance with an ASHRAE specification – Handbook HVAC Applications, Chapter 21: Museums, galleries, archives and libraries. The high natural climatic stability verified does not justify the implementation of HVAC systems.

Abstract in Portuguese:

Um modelo BIM é uma representação digital de uma edificação, combinando informações tridimensionais e não-geométricas. Uma vez associado com as durações de atividades ou etapas da construção, o modelo resultante (modelo BIM 4D) pode ser utilizado para projetar e planejar sistemas de produção de empreendimentos de construção através da visualização do plano de execução da obra. Em geral, os estudos sobre o uso combinado da modelagem 4D e BIM realizados até este momento tem tido como foco decisões acerca do planejamento de processos construtivos específicos, dedicando pouca atenção quanto à implementação de modelos BIM 4D na gestão de sistemas de produção no contexto organizacional de empresas de construção. O presente trabalho tem como objetivo propor um método para apoiar a gestão de sistemas de produção em empreendimentos de construção através do uso da modelagem BIM 4D para o projeto do sistema de produção e planejamento da produção. Esta pesquisa adota a design science research como modo de produção de conhecimento, envolvendo quatro estudos empíricos em três empresas de construção de edificações residenciais. A principal contribuição da pesquisa consiste no método para uso de BIM 4D na gestão de sistemas de produção em empreendimentos de construção, além da identificação de um conjunto de benefícios que podem ser esperados a partir do uso dos modelos BIM 4D na gestão de sistemas de produção no contexto de empreendimentos de construção.

Abstract in English:

A BIM model is a digital representation of a building, combining tridimensional and non-geometric information. Once associated with the duration of tasks or construction phases, the derived model (a BIM 4D model) can support the design and planning of production systems in construction projects through the visualization of the construction plans. In general, previous studies on the combined use of 4D modelling and BIM have focused on specific construction processes, paying very little attention to the implementation of BIM 4D models in the design and planning of production systems in the organizational context of construction companies. This research study aims to devise a method to support the management of production systems in construction projects through the use of BIM 4D modelling in production system design and production planning. The design science research approach was adopted in this investigation, comprising of four empirical studies performed in three residential building construction companies. The main contribution of this study is a method for using BIM 4D in the management of production systems in construction projects, as well as the identification of a set of benefits that can be expected from the use of BIM 4D in production management in the context of construction projects.

Abstract in Portuguese:

a Avaliação Pós-Ocupação de edificações avalia-se a satisfação do usuário, o conjunto de informações sobre patologias e desempenho das edificações e identifica-se intervenções realizadas pelo morador. A possibilidade de realizar a identificação de intervenções independentemente do usuário poderia apresentar um ganho de eficiência. Vislumbra-se a aplicação de recursos de tecnologia de Realidade Aumentada (RA) para identificação de reformas realizadas, através da sobreposição do modelo de informação da construção sobre a visualização da edificação. Validou-se o uso de RA móvel por meio de aplicativos existentes para smartphones e tablets. Como contribuição propõe-se a incorporação da RA na sistemática do planejamento, condução e aplicação da Avaliação Pós-Ocupação. No planejamento propõe-se o desenvolvimento de instrumento de pesquisa. Na condução avalia-se a coleta in loco por meio da visualização de modelos sobrepostos. Na aplicação propõe-se a visualização dos resultados pelo recurso de camadas de informação de RA. A transparência do modelo de RA foi utilizada como recurso para permitir a comparação visual entre modelo virtual e modelo real. O desenvolvimento e adequação do modelo virtual, bem como a solução desenvolvida para a experiência de RA proposta são apresentados e discutidos. A experiência aponta para deficiências que ainda inviabilizam a solução tecnológica validada.

Abstract in English:

Post-Occupancy Evaluation of buildings considers user satisfaction, building pathologies and performance, as well as users interventions in the built environment. The possibility of identifying interventions regardless of the user could provide a significant gain in the efficiency of Post-Occupancy Evaluations. We foresee the application of Augmented Reality (AR) to improve the identification of renovations by overlapping the construction information model with an image of the actual building. This article validates the use of AR on existing smartphone and tablet applications. This study proposes the incorporation of AR into the planning, execution and application of Post-Occupancy Evaluation. For the planning, this study proposes the development of a new research tool. With regards to the execution, this study examined the data collection conditions on site through the visualization of overlapping models. For the application, this study proposes displaying the results through the use of RA information layers. The transparency oft he RA model was used to allow comparison between the virtual model and the real model. The development and adaptation of the virtual model and the solution developed for the experiment of the RA proposal are presented and discussed. The experiment points to shortcomings that still make the proposed technological solution unfeasible.

Abstract in Portuguese:

Grande quantidade de resíduos da construção civil (RCCs) é gerada nas atividades de construção. O desafio é reduzir esse volume na geração. Para induzir essa mudança na gestão desses resíduos, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) publicou as Resoluções nº 307/2002, 348/2004, 431/2011 e 448/2012. Entretanto, aspectos relativos à Segurança e Saúde do Trabalho (SST) na manipulação e processamento dos RCCs ainda são olvidados. Com o objetivo de contribuir para enfatizar essa questão e ajudar a superar essa lacuna, esta pesquisa utilizou como método de investigação o estudo de caso através do uso de casos múltiplos, tendo como unidades de análise as três áreas de reciclagem (ARs) de Belo Horizonte, municipalidade que apresenta um dos melhores registros na gestão dos RCCs no Brasil. O levantamento de dados foi realizado de 2009 até 2014 através de documentação indireta, com coleta direta de dados em 2011. Após a análise das evidências coletadas, observa-se que elas corroboraram a proposição teórica inicial, de que as ARs estão sujeitas a condições de SST que necessitam ser estudadas, aprimoradas e mais bem controladas. Assim, os resultados podem orientar as propostas de melhorias no gerenciamento dos RCCs em outros municípios, principalmente no que se refere à SST.

Abstract in English:

A large quantity of construction and demolition waste (CDW) is generated during building construction and other related activities. The challenge is to reduce these volumes. To induce change, the national environmental council (CONAMA) of Brazil has published resolutions 307/02, 384/04, 431/11 and 448/12. Nonetheless, aspects related to Health and Safety in the handling of CDW have been oversighted. With the aim of contributing to overcome this gap this research used a case study approach to analyse multiple examples of recycling areas in Belo Horizonte, municipality that has the best track record in management of CDW in the country. The data collection done between 2009 and 2014 through the analysis of indirect sources, A direct data collection exercise was done in 2011. After the analysis of the evidence registered, it was confirmed the initial hypothesis that H&S setups in CDW recycling areas need to be better studied, improved and controlled. The expectation is that the results presented in this paper can help subside proposals for improvement in CDW management schemes in other municipalities, especially regarding H&S issues.

Abstract in Portuguese:

O presente estudo descreve uma nova concepção geométrica para os blocos de concreto não modulares especialmente concebidos para alvenaria estrutural, com montagem capaz de permitir a superposição das paredes longitudinais e transversais dos blocos nas diferentes fiadas da parede, para facilitar o grauteamento e o posicionamento das armaduras verticais dos elementos estruturais. O conjunto de blocos possuem geometrias específicas para cada função, o que facilita a execução das alvenarias armadas e o aumento no desempenho estrutural e a produtividade Como geometria final, desenvolveu-se um conjunto não modular de unidades com potencial de atender aos objetivos do sistema construtivo em alvenaria estrutural.

Abstract in English:

The main goal of this study is to develop a new geometric design for non-modular concrete blocks, specifically designed for structural masonry, which allow the superposition of the face shells and cross webs for different courses in order to facilitate grouting and the placement of steel reinforcement in the vertical wall holes. The set of blocks have specific geometries for each function, which facilitate the execution of the reinforced masonry and improves structural performance and productivity. The final geometry developed is a non-modular set of units that can potentially be used in structural masonry buildings.

Abstract in Portuguese:

Neste trabalho é determinada a região de aplicação do reforço com fibras de carbono em lajes de concreto utilizando-se um procedimento de otimização topológica. Embora o procedimento seja aplicado em lajes, a técnica pode ser usada em qualquer estrutura de concreto armado a ser reforçada. As simulações numéricas foram feitas através do Método dos Elementos Finitos, associadas ao procedimento automático de otimização topológica, para indicação da região ótima de posicionamento do reforço. A influência de alguns aspectos do comportamento estrutural da laje no resultado da otimização é apresentada: fissuração do concreto; condições de apoio e de carregamento; e taxa de reforço. Foram verificados os ganhos em termos de rigidez e de resistência das peças reforçadas. A comparação com técnicas convencionais de reforço mostrou que a otimização topológica pode ser uma ferramenta bastante útil para a definição da região do reforço, podendo levar a uma economia de material.

Abstract in English:

This study proposes a topology optimization procedure as a tool to find the region of application of carbon-fiber reinforcement in concrete slabs. Although the procedure is applied to slabs, the technique can be used for the reinforcement of any concrete structure. Numerical simulations were performed using the Finite Element Method in combination with an automated topology optimization procedure in order to indicate the optimal region for the placement of the reinforcement. The influence of some aspects of the structural behavior of the slab on the optimization results is presented: concrete cracking, load and support conditions and reinforcement rates. Gains were found in the stiffness and strength of the reinforced structures. A comparison with conventional reinforcement techniques demonstrates that topology optimization can be a useful tool for determining the region of reinforcement, allowing material cost savings.

Abstract in Portuguese:

O vergamento de madeira foi utilizado ao longo dos séculos para a produção de objetos grandes, como estruturas de embarcações ou pequenos utensílios. Mesmo com constantes estudos de vergamento, há carência de melhorias de processo e inclusão de madeiras de baixo valor comercial. Assim, o presente trabalho analisou a madeira vergada de Eucalyptus grandis tratada por diferentes tempos de exposição à vaporização e ao cozimento. Foram analisados o número de tipos de defeitos por peça vergada (Nºdef), a variação no teor de umidade perante os tratamentos (∆Tu), a pressão de extremidade (Pe) e a perda de forma circular (Pf). Verificou-se que as variáveis diferem significativamente entre os tipos de tratamento de vaporização e cozimento, exceto para o Nºdef. Os tempos de tratamento não apresentaram efeito significativo. Concluiu-se que a espécie é aceitável para vergamentos em raios inferiores ao utilizado no presente estudo. Adicionalmente, a vaporização mostrou ser o melhor tratamento, por apresentar melhores parâmetros de qualificação.

Abstract in English:

Wood bending has been used for centuries in the manufacturing not only of large objects, such as boat structures, but also small objects, like musical instruments. Despite a large number of studies on bending, process improvements and inclusion of low added-value timber are still insufficient. Hence, this study proposes a bent wood analysis of Eucalyptus grandis treated with different steam and boiling exposure times. We analysed the number of failure types per sample (N.of f), moisture content variation in the treatments (∆Tu), end pressure (Pe) and spring back (Pf). The variables showed significant differences between steaming and boiling, except for N.of f. Different treatment times did not show significant effects. We conclude that Eucalyptus grandis timber is suitable for bending at smaller radius than the one adopted in this study. Furthermore, steaming is better than boiling due to its higher qualification parameters.