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ISSN (Online) 1678-8621
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  • What has driven the growth of Brazil´s residential electricity
           

    • Abstract: Residential electricity consumption in Brazil has been growing during the last few decades, creating a potential opportunity to expand energy efficiency measures. However, the dimension of the sector and its closed relationship with the economic, cultural, and demographic processes causes a certain complexity in the understanding of patterns of consumption, creating additional challenges to energy policies. This study analyzed and decomposed the Brazilian residential electricity consumption between the years of 2000 and 2018, by driving factors through the LMDI-I method and IDA index, on regional level. All the data were obtained by official sources in the country. The main results obtained were: (i) the increase of household numbers was found to be one of the main drivers of consumption growth; (ii) household income showed no control over consumption in hot climate regions, except in low- income households; (iii) tariff showed to impose restrictions on consumption, also mainly in low-income households. Unprecedentedly, the results showed that the electricity consumption in Brazil varies with population age, with a trend of consumption growth up to the age 59, and a sharp reduction from the age of 60. The study presents opportunities to be contemplated in research and in energy policies.Resumo O consumo de energia elétrica pelo setor residencial no Brasil tem apresentado crescimento acelerado nas últimas décadas, significando espaço potencial para ampliar as medidas de eficiência energética. No entanto, a dimensão do setor e sua estreita relação com os processos econômicos, culturais e demográficos tornam complexa a compreensão dos padrões do consumo, criando desafios adicionais as políticas energéticas. Esse estudo analisou e decompôs o consumo residencial de energia elétrica do Brasil, entre os anos 2000 e 2018, por fatores direcionadores através do método LMDI e do índice IDA, em nível regional. Todos os dados foram obtidos através de fontes oficiais do país. Os principais resultados obtidos foram: (i) o crescimento do número de domicílios foi reconhecido como um dos maiores impulsionadores do crescimento do consumo; (ii) a renda domiciliar mostrou não possuir controle sobre o consumo nas regiões de clima quente, exceto nos domicílios de baixa renda; (iii) a tarifa mostrou impor restrição no consumo, principalmente nos domicílios de baixa renda. De forma inédita, os resultados mostraram que o consumo residencial de energia elétrica no Brasil varia com a idade da população, havendo tendência de crescimento do consumo até 59 anos de idade, e uma brusca redução a partir de 60 anos de idade. O estudo apresenta oportunidades a serem contempladas em pesquisas, e nas políticas energéticas.
       
  • Multi-objective optimization of the geometry of single-family housing to
           improve thermal performance

    • Abstract: Brazil's current housing deficit exceeds 6 million homes and a demand of 10 million homes for low-income families is expected by 2040. On the other hand, during the last 10 years, approximately 850,000 social housing units have been delivered through the "My House, My Life" Program - (Programa Minha Casa, Minha Vida - PMCMV). Despite these numbers, several studies suggest some problems related to the low quality of the houses. This article aims to investigate the design parameter related to the geometry of social housing in Chapecó/SC, Brazil, which contributes to the achievement of the best thermal performance. Parametric methods and multi-objective optimizations were utilized, two objective-functions were optimized regarding the degree-hours for cooling and heating. The results showed significant improvements, reaching up to 98% during the hot period and 49% during the cold period. Guidelines were defined to assist architects in the early-phases of the social housing design based on the climate of the target region. However, the best design solutions for thermal comfort throughout the year can only be indicated with computational methods.Resumo O déficit habitacional atual do Brasil supera 6 milhões de moradias e pesquisadores ainda preveem um aumento de demanda de 10 milhões de habitações para a população de baixa renda até 2040. Por outro lado, nos últimos 10 anos foram entregues cerca de 850 mil unidades para essa mesma população, através do Programa Minha Casa Minha Vida. Apesar da expressividade dos números, diversos estudos apontam para a baixa qualidade das moradias, dentre eles em relação ao conforto térmico. A partir disso, o objetivo desse artigo foi investigar as configurações de parâmetros relativos à geometria de habitações sociais em Chapecó/SC que contribuem para alcançar os melhores desempenhos térmicos. Com o auxílio de métodos paramétricos e otimizações multiobjetivo, foram otimizadas duas funções-objetivo referentes aos graus-hora de resfriamento e aquecimento. Os resultados mostraram melhorias significativas, chegando a 98% no período quente e 49% no período frio. A partir disso foi possível elencar diretrizes a fim de auxiliar arquitetos nas definições iniciais do projeto arquitetônico de habitações sociais adequadas ao clima da região. Além disso, foi possível perceber que quando o objetivo é priorizar o desempenho ao longo do ano todo, apenas métodos computacionais podem nos indicar as melhores configurações de fechamentos.
       
  • Natural ventilation for office building retrofit in dense urban context
           under hot and humid climate

    • Abstract: Recent studies underline that simple and non-invasive retrofit solutions can recover natural ventilation potential in existing buildings under temperate climate. Nonetheless, the efficiency of these solutions in dense urban contexts under hot and humid climate remains unclear. This paper aims to evaluate the thermal comfort gains caused by natural ventilation when retrofitting an office building in downtown Rio de Janeiro. Computational Fluid Dynamics (CFD) and thermal simulations are carried out on Ansys CFX and Design builder to assess indoor air flow before and after retrofit. The diagnosis of the current scenario indicates that the surrounding buildings block a significant part of the wind flow, and occupants experience only a few hours of thermal comfort during the year, especially on lower floors. To increase indoor air flow, the fixed upper windows were transformed into pivot windows and kept open permanently. This measure increases the annual hours of thermal comfort by 0.5-35%, depending on the floor and the adaptive comfort model. These findings suggest that natural ventilation itself may not be sufficient to ensure occupants' comfort throughout the year under the investigated context.Resumo Estudos recentes evidenciam que soluções arquitetônicas simples e não invasivas possibilitam recuperar o potencial de ventilação natural na reabilitação de edifícios em clima temperado. No entanto, a eficiência destas soluções em meios urbanos densos e clima quente e úmido ainda não foi investigada. Este artigo objetiva avaliar os benefícios para o conforto térmico decorrente da ventilação natural na reabilitação de um edifício de escritórios situado no centro do Rio de Janeiro. Simulações computacionais térmicas e fluidodinâmicas (CFD) são realizadas com os softwares Design builder e Ansys CFX para avaliar a circulação internas dos ventos antes e após reabilitação. O diagnóstico do cenário atual indica que o entorno bloqueia uma parcela significativa dos ventos, comprometendo o conforto térmico na maior parte do ano, sobretudo nos andares mais baixos. Para aumentar a vazão de ar interna, as bandeirolas fixas foram transformadas em janelas pivotantes e mantidas abertas permanentemente. Esta medida aumenta em 0,5-35% as horas anuais de conforto térmico, a depender do pavimento e do modelo de conforto adaptativo, o que indica que a ventilação natural por si só não é suficiente para garantir o conforto térmico dos usuários por todo o ano no contexto em questão.
       
  • Evaluation of capabilities of different global sensitivity analysis
           

    • Abstract: The objective of this study is to investigate the capabilities of different global sensitivity analysis methods applied to building performance simulation, i.e. Morris, Monte Carlo, Design of Experiments, and Sobol methods. A single-zone commercial building located in Florianópolis, southern Brazil, was used as a case study. Fifteen inputs related to design variables were considered, such as thermal properties of the construction envelope, solar orientation, and fenestration characteristics. The performance measures were the annual heating and cooling loads. It was found that each method can provide different visual capabilities and measures of interpretation, but, in general, there was little difference in showing the most influent and least influent variables. For the heating loads, the thermal transmittances were the most influent variables, while for the cooling loads, the solar absorptances stood out. The Morris method showed to be the most feasible method due to its simplicity and low computational cost. However, as the building simulation model is still complex and non-linear, the variance-based method such as the Sobol is still necessary for general purposes.Resumo O objetivo deste estudo é investigar as capacidades de diferentes métodos de análise de sensibilidade global aplicados à simulação do desempenho de edificações, i.e. Morris, Monte Carlo, Projeto de Experimentos, e Sobol. Uma edificação comercial de zona única localizada em Florianópolis, sul do Brasil, foi utilizada como estudo de caso. Quinze entradas relacionadas às variáveis de projeto foram consideradas, tais como as propriedades térmicas do envelope construtivo, orientação solar, e características das aberturas. As medidas de desempenho foram as cargas anuais de aquecimento e resfriamento. Foi constatado que cada método apresenta diferentes capacidades visuais e medidas de interpretação, mas, em geral, houve pouca diferença nas variáveis mais ou menos influentes reportadas. Para as cargas térmicas de aquecimento, as transmitâncias térmicas foram as variáveis mais influentes, enquanto para as cargas de resfriamento, as absortâncias solares se destacaram. O método de Morris se mostrou o método mais viável devido à sua simplicidade e baixo custo computacional. Contudo, como os modelos de simulação ainda são complexos e não-lineares, os métodos baseados na variância, como o Sobol, ainda são necessários para propósitos genéricos.
       
  • Information workflow proposal for integrating cost estimating, scheduling,
           and monitoring with BIM in SMEs

    • Abstract: Although many studies have emphasized the benefits of the integration of Building Information Modeling (BIM), there is no consensus on the information workflow among main processes used in construction, particularly in small- and medium-size enterprises (SMEs). Therefore, this work proposes an information workflow that integrates 3D BIM modeling, cost estimating, scheduling, and monitoring processes in SMEs (ICSM Information Workflow). This research adopts the design science research approach, which includes (a) a literature review and a study of the information workflow among the processes, (b) a proposal of an information workflow based on certain assumptions for integration, (c) a participatory process for testing and adapting the proposed workflow, and (d) an evaluation of the proposed information workflow. The results indicate the participatory and cyclical processes that were proposed to define the work packages using a standard WBS and a database for information integration were the key for integrating people, technologies, and processes. The main contributions of this study are the proposal of an information workflow that integrates cost estimating, scheduling, and monitoring with BIM in SMEs, and the lessons learned based on the pilot test and evaluation of the ICSM Information Workflow in one of the two projects studied.Resumo Embora muitos estudos tenham enfatizado os benefícios da integração com BIM, não há consenso sobre um fluxo de trabalho da informação entre os principais processos inerentes à construção, principalmente para PMEs. Assim, este trabalho propõe um fluxo de trabalho de informação para integrar os processos de modelagem 3D BIM, estimativa de custos, planejamento e monitoramento em PMEs. Foi adotada a abordagem Design Science Research que inclui (a) revisão da literatura e estudo do fluxo de trabalho de informação entre os processos, (b) proposta de um fluxo de trabalho de informação baseado em alguns pressupostos de integração, denominado de ICSM, (c) teste e adaptação do fluxo de trabalho proposto, e (d) avaliação do fluxo de trabalho de informações proposto. Os resultados indicam que os processos participativos e cíclicos propostos para definir os pacotes de trabalho usando uma EAP padrão e um banco de dados para integração de informações foram fundamentais para a integração. As principais contribuições foram o fluxo de trabalho das informações do ICSM, e as lições aprendidas baseadas na avaliação do ICSM.
       
  • BIM maturity model for higher education institutions

    • Abstract: Abstrac The literature presents several BIM maturity models for projects, organizations and individuals. However, there is still a gap in models for Higher Education Institutions (HEIs). Consequently, there is an absence of studies that measure the BIM maturity of those institutions. Thus, the present study aims at (i) present a BIM maturity matrix model for HEIs; (ii) perform the measurement of BIM maturity in the HEIs in the state of Ceará, Brazil. The developed model is structured into three BIM fields (Policies, Processes and Technology), through 16 criteria and divided into five maturity levels. This research analyzed 26 courses in Civil Engineering as well as Architecture and Urbanism, in both public and private HEIs, therefore obtaining the Degree of Maturity, the Maturity Index, as well as the characteristics of BIM use. As a contribution, the study presents: (i) a theoretical contribution through the proposal of a BIM maturity model for HEIs, allowing other institutions to measure their performance; (ii) BIM characterization in HEIs, as well as the barriers for its adoption, uses and BIM disciplines; (iii) measurement of HEIs' maturity. The measurement of BIM maturity in the HEIs in Ceará state allowed an overview of them, becoming part of a macro-diagnostic state in the sector.Resumo A literatura apresenta diversos modelos de maturidade BIM para projetos, organizações e indivíduos, havendo uma lacuna de modelos destinados às Instituições de Ensino Superior. Consequentemente, vislumbra-se a ausência de trabalhos que mensuram a maturidade BIM das instituições. Desta forma, o presente estudo tem por objetivo (i) apresentar um modelo de matriz de maturidade BIM para IES; (ii) realizar a mensuração da maturidade BIM nas IES do estado do Ceará. O modelo desenvolvido está estruturado em três campos BIM (Políticas, Processos e Tecnologia), através de 16 critérios e divididos em cinco níveis de maturidade. A pesquisa analisou 26 cursos de Engenharia Civil e Arquitetura e Urbanismo, em IES públicas e privadas, obtendo o Grau de Maturidade, o Índice de Maturidade e as características de utilização do BIM. Como contribuição, o estudo apresenta: (i) uma contribuição teórica, através da proposição de um modelo de maturidade BIM para as IES, permitindo que outras instituições possam mensurar seu desempenho; (ii) caracterização do BIM nas IES, as barreiras para adoção, usos e disciplinas BIM; (iii) mensuração da maturidade das IES. A mensuração da maturidade BIM nas IES do estado do Ceará permitiu um panorama das IES, fazendo parte de uma etapa de macrodiagnóstico do setor.
       
  • Resilience in social housing developments through post-occupancy
           evaluation and co-production

    • Abstract: The poor initial resilience of the ground-breaking Brazilian urban social housing programme ‘Minha Casa, Minha Vida’(MCMV) affects millions of people, who have tried to adapt their homes, survived the unexpected and have to reinvent themselves constantly. This study delimits the elements that compose the concept of resilience, namely: the impacts, vulnerabilities and adaptive capacities that characterize the resilience of the built environment in the case study selected. To achieve these aims, advanced Post-Occupancy Evaluation (POE) and Co-production techniques have been applied in the case study of a typical Brazilian MCMV development in Uberlandia (Brazil). The results highlighted factors going beyond the typical vulnerabilities already seen in most of these developments. They pointed out the adaptive recovery capacities as key factors for resilience. This case study provides the means to investigate resilience and its variables in depth within the specific context of MCMV’s social housing, subsidising designers and public policies makers in the elaboration of more resilient projects for these social housing communities.Resumo A baixa resiliência inicial dos conjuntos habitacionais de interesse social (CHIS) do programa governamental 'Minha Casa, Minha Vida' (PMCMV) tem afetado milhões de brasileiros, que tentam constantemente adaptar suas casas e sobreviver ao inesperado. Este artigo tem como objetivo contextualizar na literatura o termo e suas variáveis de análise, aplicados ao estudo de CHIS do PMCMV, visando orientar intervenções capazes de aumentar sua resiliência. Este estudo delimita os elementos que compõem o conceito de resiliência, quais sejam: os impactos, vulnerabilidades e capacidades adaptativas que caracterizam a resiliência do ambiente construído no estudo de caso selecionado. Para isso, técnicas avançadas de Avaliação Pós-Ocupação (APO) e Coprodução foram aplicadas no estudo de caso de um loteamento brasileiro típico do PMCMV em Uberlândia (MG). Os resultados destacaram fatores que vão além das vulnerabilidades típicas apresentadas por esses conjuntos. Demonstram a capacidade adaptativa da comunidade como um dos pilares fundamentais da resiliência. Este estudo de caso oferece os meios para investigar a resiliência e suas variáveis em profundidade no contexto específico de habitações de interesse social do PMCMC, subsidiando a formulação de projetos de CHIS mais resilientes.
       
  • Experimental appraisal for characterizing laboratorial and field
           performance parameters of pervious concrete pavement

    • Abstract: Loratorial tests with pervious concrete comprised porosity and hydraulic conductivity as well as mechanical parameters as compressive, indirect tensile and bending strengths besides assessing its static and dynamic elasticity moduli. Later, a pervious sidewalk area of 1.0 x 8.65 square meters was built in order to determine the variation of the infiltration rate along time; over such experimental sidewalk, impact deflection tests performed allowed to assess back calculated moduli of the pervious concrete layer, resulting 33% to 13% lower than conventional concretes. A mechanistic analysis allowed to estimate the required thickness of concrete for heavy- and light-traffic areas. Tests disclosed no significant difference among the different concrete mixes, with 25% porosity and 0,1 cm/s permeability. Initial sidewalk infiltration rate of 0.5 cm/s dropped 50% four months after construction. It was verified that pervious concrete thicknesses for trucks and buses use are far higher than conventional concrete pavements.Resumo Testes laboratoriais com concreto permeável incluíram medidas de porosidade e condutividade hidráulica, bem como parâmetros mecânicos - resistência à tração, tração indireta e flexão - além de avaliar seus módulos de elasticidade estático e dinâmico. Posteriormente uma área permeável na calçada de 1,0 x 8,65 metros quadrados foi construída para determinar a variação da taxa de infiltração ao longo do tempo; nesse experimento mediram-se deflexões de impacto na calçada, tendo sido avaliados os módulos retroanalisados da camada de concreto permeável, resultando 33% a 13% abaixo dos concretos convencionais. Uma análise mecanicista permitiu estimativa da espessura para o concreto em áreas de tráfego pesado e leve. Os testes apontaram não haver diferenças significativas entre as misturas estudadas, tendo porosidade de 25% permeabilidade de 0,1 cm/s. A taxa de infiltração inicial na calçada de 0.5 cm/s caiu 50% após quatro meses. Verificou-se que são requeridas maiores espessuras de concreto permeáveis que de concretos convencionais para sua aplicação para veículos comerciais.
       
  • Influence of ceramic block geometry and mortar coating on the sound
           reduction of walls

    • Abstract: The materials that compose a construction system influence directly the acoustic performance of buildings.In masonry systems, through experiments, the geometry of the blocks and the types of coating were perceived as fundamental factors on the acoustic performance of walls. Therefore, this study intends to enrich the database and promote analysis for the civil construction industry by evaluating the airborne sound reduction of masonry walls composed by ceramic blocks with and without mortar coating. Accordingly, different partitions made of different ceramic blocks were built to determine the performance discrepancies in the partitions’ behavior due to physical characteristics and the influence of the mortar coating. These analyses were made in laboratory. As a result, without coating, the highest sound reduction was observed in the samples with more bulk mass and higher Aliq/At ratio (relationship between the net and gross areas of the ceramic blocks). Then, with the mortar coating, the coating improved the sound reduction. Moreover, the bulk mass was the most influential characteristic in comparison to the Aliq/At ratio, even though the best results were obtained in the samples with higher Aliq/At ratios.Resumo Os materiais que compõem um sistema construtivo influenciam diretamente no desempenho acústico de edificações. Em sistemas de alvenaria, por meio de experimentos, a geometria dos blocos e os tipos de revestimento foram elencados como os fatores fundamentais no desempenho acústico de paredes. Portanto, este estudo tem o objetivo de enriquecer tal base de dados e promover análises para a indústria da construção civil por meio da avaliação da redução aos sons aéreos de paredes de alvenaria em blocos cerâmicos com e sem a aplicação de revestimento em argamassa. Para tal, diferentes sistemas de parede, compostos por blocos cerâmicos distintos, foram construídos para a determinação das diferenças de desempenho e comportamento dos sistemas devido às suas características físicas e a influência do revestimento em argamassa. Estas análises foram feitas em ambiente laboratorial. Como resultado, sem o revestimento, a maior redução sonora foi obtida nas amostras com maior massa superficial e maior relação A liq /A t (relação entre a área líquida e bruta dos blocos cerâmicos). Com o revestimento em argamassa a redução sonora foi aumentada. Neste caso, a massa superficial foi a característica mais influente, em comparação à relação A liq /A t , apesar de que os melhores resultados foram encontrados em amostras de maior relação A liq /A t .
       
  • Calcium hydroxide influence in autogenous self-healing of cement-based
           materials in various environmental conditions

    • Abstract: Several factors, such as chemical shrinkage or environmental attack can produce concrete cracks. Calcium hydroxide content from the environment or cement hydration can promote the self-healing phenomenon (SHP). This study evaluates the calcium hydroxide concentration influence on the self-healing phenomenon of cement-based materials. Cracked mortars with different types of cement, such as a filler, pozzolanic, and high initial strength, were exposed to four environmental conditions. Titration was the method proposed to determine the amount of calcium hydroxide content leached in the water, and the cracks closure were analyzed by optical microscopy. CPII F (Portland Cement, type II, compound with limestone) samples showed no trend to Ca(OH)2 leached, and to superficial cracking closure. Regarding CPV (Portland cement, type V, high initial strength cement) samples, their behavior showed the highest Ca(OH)2 content to all environmental exposure, and cracking closure to samples in submerged condition. Thus, a significant influence in the cracks´ closure regarding the presence of Ca2+ leached to the exposure environments, and a water source related to this behavior seems to be a primary factor to improve the SHP.Resumo Diversos fatores, como retração química ou ataques ambientais podem produzir fissuras no concreto. O teor de hidróxido de cálcio do meio ambiente ou a hidratação do cimento podem promover o fenômeno de autocicatrização (SHP). Este estudo avalia a influência da concentração de hidróxido de cálcio no fenômeno de autoicatrização de materiais à base de cimento. Argamassas fissuradas com diferentes tipos de cimento, com filler calcário, pozolânico e alta resistência inicial, foram expostas a quatro condições ambientais. A titulação foi o método proposto para determinar a quantidade de hidróxido de cálcio lixiviado na água, e o fechamento das fissuras foi analisado por microscopia óptica. As amostras contendo CPII F não apresentaram tendência à lixiviação de Ca(OH) 2 e à colmatação das fissuras. Quanto às amostras com CPV, foi constatado o maior teor de Ca (OH) 2 lixiviado para todas as exposições ambientais, e um acentuado fechamento das fissurasnas amostras submersas. Dessa forma, constata-se uma influência significativa no SHP frente à uma fonte de umidade e ao conteúdo de Ca 2+ nos ambientes de exposição.
       
  • Evaluating park usage through public health protocols: a comparative study

    • Abstract: Resumo Estudos têm apontado o importante papel dos espaços públicos como suporte para uma vida mais saudável. O objetivo da pesquisa foi verificar a existência de associação entre as configurações espaciais de parques localizados em áreas socioeconômicas distintas com a prática de atividade física. A estratégia metodológica foi a de estudo de caso comparativo em dois parques na cidade de Londrina, PR, a partir do uso dos protocolos Soparc (System for Observing Play and Recreation in Communities) e Para (Physical Activity Resource Assessment) para capturar dados dos usuários, atividades e intensidade de atividade física e as características dos parques. Os resultados indicaram associação entre instalações como academia ao ar livre, pista de caminhada, campo esportivo, área de piquenique e arquibancada com a prática de atividade física em nível moderado/vigoroso. As análises apontaram diferenças qualitativas de inserção, acessos, entorno imediato e condições diferenciadas dos parques. Os resultados contribuem para subsidiar diretrizes espaciais para projetos de parques, bem como motivar um debate interdisciplinar no uso de protocolos validados e aplicados nas pesquisas da área da Saúde. Many studies have been highlighting theimportant role of public spaces in supporting a healthier life. The aim of this research was to verify the existence of an association between the spatial configuration of parks located in different socioeconomic areas and physical activity. The methodological strategy used was a comparative case study in two urban parks in the city of Londrina, Paraná, Brazil. Two protocols were adopted, SOPARC (System for Observing Play and Recreation in Communities) and PARA (Physical Activity Resource Assessment), to collect data from users, activities, intensity of physical activity and the parks’ characteristics. The results indicate there is an association between facilities such as open-air gyms, hiking trails, sports fields, picnic areas and bleachersand the practice of moderate/vigorous physical activity. The analysis showed qualitative differences in terms of insertion, access, immediate surroundings and the parks’ different conditions. The results contribute to the establishment ofspatial guidelines in park designs, as well as topromote an interdisciplinary debate on the use of protocols validated and applied in the Health field.
       
  • The quality of leisure spaces in contemporary urbanisation: the case of
           the suburs of Campinas, Brazil

    • Abstract: Resumo O rápido e desigual processo de urbanização no Brasil nos últimos 50 anos tem trazido desafios para a implantação e gestão das áreas de lazer nas periferias das grandes cidades. Este artigo analisa e discute como os espaços livres de uso público previstos nos projetos de loteamento em regiões periféricas do município de Campinas, no estado de São Paulo, foram tratados pela municipalidade entre 1970 e 2010. No caso daqueles convertidos em áreas de lazer, a pesquisa procurou verificar se alguns atributos referenciados pela literatura foram considerados, tomando como recorte territorial de análise duas regiões opostas do ponto de vista da configuração socioeconômica de sua população para posterior comparação entre elas. Os resultados demonstraram que a larga maioria desses espaços livres de uso público não teve intervenções para torná-los áreas de lazer. Além disso, diferença em termos de tratamento naqueles que tiveram intervenções foi constatada entre as duas regiões analisadas. Enquanto na região nordeste, predominantemente ocupada por população de maior poder aquisitivo, as áreas de lazer possuem menos acessibilidade social e melhor qualidade paisagística, na região sudeste, ocupada predominantemente por população de baixa renda, as áreas de lazer são mais acessíveis e mais coesas, mas menos equipadas e com menor qualidade paisagística. The fast and unequal process of urbanisation in Brazil in the past fifty years has posed challenges to the implementation and management of leisure areas in low-income suburbs of cities. This paper aims to analyse and discuss how the public open spaces predicted in urban development projects in suburbanareas of the municipality of Campinas, in the state of São Paulo, were treated by the municipality between 1970 and 2010. In the case of spaces converted into leisure areas, the study sought to verify whethercertain attributes referenced in the literature were considered, analysing two territorial sections from two contrasting regions in terms of the socioeconomic configuration of their populations for subsequent comparison between them. The outcomes show that most of those public open spaces had not had any public interventions to transform them into leisure spaces. Moreover, there was a difference between the two regions in terms of the treatment given to the areas that received interventions. While in the northeastern region, predominantly occupied by a high-income population, the public leisure areas present less social accessibility and better landscape quality, while in the southeast, which is predominantly occupied by a low-income population, the leisure areas are more accessible and more cohesive, but are more ill-equipped and present lower landscaping quality.
       
  • Potential use of environmental product declaration to support green public
           procurement in civil construction

    • Abstract: Resumo As compras públicas movimentam quantia considerável de recursos financeiros e têm o potencial de induzir práticas mais sustentáveis. Entretanto, permanecem barreiras para a sua efetiva implementação. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente aponta que um instrumento para auxiliar as compras públicas verdes (CPV) são fichas com informações ambientais, que facilitam a escolha e comparação entre alternativas e podem ser baseadas em técnicas de gestão ambiental como a avaliação do ciclo de vida (ACV) e/ou em declarações ambientais de produto (DAP). O objetivo deste artigo é explorar a abordagem do ciclo de vida nas CPV por meio da análise de DAP, e como suas informações podem integrar um instrumento para a construção civil. O trabalho conta com quatro etapas: análise do contexto; avaliação da estrutura das DAP; identificação das barreiras e oportunidades; investigação das DAP em CPV. Observa-se que o emprego das DAP nas fichas facilita o processo de elaboração e atualização delas, pois elas permitem a comparação entre produtos e a análise do equivalente ambiental, enquanto a ACV garante respaldo científico. Os resultados da revisão crítica mostram, ainda, que CPV são incipientes no contexto brasileiro, mas podem ser expandidas através do instrumento proposto no presente trabalho. Public Procurements move a considerable amount of financial resources and has the potential to induce more sustainable practices. However, there are barriers to the effective implementation of thosepractices. One of the toolsrecommended by the United Nations Environment Program (UNEP) to assist Green Public Procurement (GPP)aresheets with environmental information, as theyhelp in the choice and comparison between alternatives and can be based on tools such as Life Cycle Assessment (LCA) and/or Environmental Product Declarations (EPD). The aim of this article is to explore the life cycle approach in GPP by analysing EPDs and how their information can feed the sheets for civil construction. Thisworkwascarried out in four steps: context analysis; evaluation of the structure of EPDs; identification of barriers and opportunities; investigation of EPDs in GPP. The studyshowedthat the use of EPDs in the sheets helps the process of developing and updating them, as they allow comparisonsto be made between products and the analysis of the environmental equivalent, while the LCA guarantees scientific support. The results of the critical review show the useGPP is still incipient in Brazil, but that it can be expanded through the tool proposed in thispaper.
       
  • Analysis of a standardized parameter for the design of wooden structures
           considering structural reliability

    • Abstract: Resumo A confiabilidade está relacionada ao grau de confiança de um sistema, o qual deve ser estabelecido em projeto, prevendo-se e especificando-se suas condições de operação. O Anexo E da norma NBR 7190:1997 destinada a projetos de estruturas de madeira apresenta resultados de uma ampla amostragem de diferentes espécies de dicotiledôneas e coníferas, com grande variação no número de exemplares, fixando um coeficiente de variação (CV) para solicitações normais e tangenciais igual a 18% e 28%, respectivamente. Este trabalho avaliou, com enfoque probabilístico, a distribuição de frequência de resistência à compressão paralela às fibras das amostras apresentadas no modelo normativo, buscando especificar-se o índice de confiabilidade estabelecido. Os resultados apontam que os dados propostos podem não ser normalmente distribuídos, acarretando distorções na obtenção da resistência característica. A adoção de um único coeficiente de variação para coníferas e dicotiledôneas não foi ratificada na análise dos dados e, ao se considerar a homogeneização de classes, também são gerados diferentes coeficientes de variação. Sobre a proposta de revisão da NBR 7190, conclui-se que a inclusão de mais uma classe de resistência (D50) melhora a distribuição das amostras, contudo, a supressão do Anexo E dificulta a categorização das classes por espécies. Reliability is related to the degree of reliability of a system, which must be established in the design, which should predict and specify itsoperating conditions. Annex E of standard NBR 7190:1997 for wooden structure projects presents results from a wide sampling of different dicotyledonous and coniferous species, with great variation in the number of specimens, fixing a coefficient of variation (CV) for normal and shear strength equal to 18% and 28%, respectively. This study evaluated, by using a probabilistic approach, the frequency distribution of samples of compressive strength parallel to the grain presented in the standard, seeking to specify the reliability index established. The results indicate that the data proposed may not be normally distributed, leading to distortions in the obtention of the characteristic strength. The adoption of a single coefficient of variation for the coniferous and dicotyledonous species is not ratified in the analysis of the data and, when considering the homogenisation of classes, different coefficients of variation are also generated. Regarding the proposed revision of NBR 7190, it is concluded that the inclusion of one more resistance class (D50) improves the distribution of the samples, however, the suppression of Annex E hinders the categorisation of classes by species.
       
  • Neuro-fuzzy model for energy prediction of different concrete dosages in
           buildings

    • Abstract: Resumo Com o aumento do processo de urbanização e da população das cidades, surge a necessidade de entender o custo energético para produção dos materiais de construção. Entre os instrumentos utilizados, o aporte de energia é um importante instrumento no monitoramento do uso de fontes de energia não renováveis para produção de concretos convencionais, o que demanda novas pesquisas na área. Neste trabalho, um modelo híbrido ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) foi desenvolvido para predição do aporte de energia, para a avaliação da demanda de energia necessária para cada um dos componentes na produção de concretos convencionais (cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo), mediante a utilização de 101 dosagens experimentais, 101 dosagens para validação e coeficientes energéticos disponíveis em literaturas. Identificou-se que a escolha adequada da dosagem pode gerar uma economia no custo energético para produção do concreto da ordem de 24,77%, mantendo a característica mecânica de resistência à compressão para construções convencionais. Anincreasingprocess of urbanisation anda growing urban population heighten the need to understand the energy costsof the production of building materials. One of the most importanttoolsapplied to monitor the use of non-renewableenergyresources in the production of conventionalconcretes is energy input, intowhichfurther research is needed. In this study, an ANFIS (adaptive neuro-fuzzy inference system) hybrid model was developed to predict energy input in order to evaluate the energy demand required for each component of the production of conventional concrete (cement, water, fine aggregate and coarse aggregate) using 101 experimental dosages, 101 validation dosages and energy coefficients available in literature. The resultsshowedthatan adequate dosage can generate energy cost savingsof 24.77% in the production of concrete, while still maintaining the mechanical characteristics of compressive strength for conventional constructions.
       
  • Self-levelling gypsum paste for use as a subfloor layer

    • Abstract: Resumo O contrapiso é uma camada do sistema de piso cuja função é regularizar, dar caimento e absorver deformações. Comumente, é executado com uma argamassa seca à base de cimento que apresenta uma baixa produtividade. O emprego de um material autonivelante à base de gesso permite um endurecimento mais rápido, menor custo e lisura da superfície com obtenção de menores espessuras. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver pastas de gesso autonivelantes (GSL), apenas com gesso beta como aglomerante e avaliar a influência do aditivo superplastificante à base de policarboxilato (PCE). As relações água/gesso (a/g) de 0,35; 0,40; 0,45; 0,475; 0,50 e 0,55 foram empregadas e o teor de PCE foi ajustado para a fluidez adequada. As pastas foram caracterizadas no estado fresco quanto aos tempos de pega, espraiamento e calor de hidratação. No estado endurecido quanto a resistência à compressão, à tração na flexão, dureza superficial e MEV. As pastas de GSL foram obtidas com relação a/g de 0,45 e 0,475, contendo 3,5% e 2,0% de PCE, respectivamente. O PCE aumentou os tempos de pega, modificou a estrutura cristalina do hemi-hidrato e reduziu o intertravamento dos cristais com a consequente diminuição das propriedades mecânicas. The subfloor is a layer of the floor system designed to smooth, leveland absorb deformations. Conventionally, subfloorsare made of a low-productivity dry cement-based mortar. The use of a self-levelling gypsum-based material allows faster curing, lower cost, and smoothness of the surface, as well asa lower thickness. This researchstudy aimed to develop self-levelling gypsum pastes (GSL), with only beta gypsum as a binder, as well as to evaluate the influence of the superplasticizer additive based on polycarboxylate (PCE). A dosage study was carried out on pastes containing a water-to-gypsum ratio of 0.35; 0.40; 0.45; 0.475; 0.50, and 0.55 along with the superplasticizer additive content adjusted for self-levelling spreading. The pastes were characterized in the fresh state as to the setting times, spreading and heat of hydration time. In the hardened state for resistance to compression, traction in flexion, surface hardness and SEM. GSL pastes were obtained with a water-to-plaster ratio of 0.45 and 0.475, containing 3.5 and 2.0% PCE, respectively. The PCE increased the setting times, modified the crystalline structure of the hemihydrate, and reduced the interlocking of the crystals with the consequent decrease in the mechanical properties.
       
  • Evaluation of the flammability and natural aging of green polymer
           composites and vermiculite clay for potential use as building material

    • Abstract: Resumo Compósitos de polietileno verde e argila vermiculita foram desenvolvidos por meio da técnica de intercalação por fusão com o objetivo de investigar seu potencial uso como material de construção. Os compósitos foram processados em uma extrusora monorosca e moldados em uma termoprensa hidráulica. Para este trabalho, foram analisadas a resistência à propagação de chamas e os efeitos do envelhecimento natural do polietileno verde e seus compósitos. Amostras foram expostas a um ensaio de degradação abiótica durante 90 dias como forma de avaliar os efeitos das condições climáticas na morfologia e nas propriedades mecânicas do material. O teste de inflamabilidade evidenciou o efeito catalítico da argila, uma vez que para todos os compósitos avaliados, a resistência à propagação de chamas foi inferior em relação ao polímero verde puro. Os efeitos do envelhecimento natural na morfologia dos materiais foram caracterizados pela transição da matriz polimérica de um aspecto dúctil para uma aparência mais frágil e o aparecimento de vazios e de fraturas internas. Em virtude disso, o desempenho mecânico dos sistemas foi diretamente afetado, como resultado de diversos tipos de degradação abiótica sofrida pelas amostras. Green polyethylene and vermiculite clay composites were developed through the fusion intercalation technique with the aim of investigating their potential use as a building material. The composites were processed in a single screw extruder and molded in a hydraulic thermopress. For the purpose of this study, flame propagation resistance and the natural aging effects of green polyethylene and its composites were analyzed. The samples were exposed to the abiotic degradation test for 90 days with the aim of assessing the effects of climate conditions on the material’s morphology and mechanical properties. The flammability test demonstrated the catalytic effect of the clay, since for all composites evaluated, the flame propagation resistance was inferior to that of the pure green polymer. The effects of natural aging on the morphology of the materials were characterized by the transition of the polymeric matrix from a ductile aspect to a more fragile appearance and the emergence of voids and internal fractures Hence, the mechanical performance of the systems was directly affected, as a result of several types of abiotic degradation suffered by the samples.
       
  • Evaluation of the types of base in the adhesion of gypsum plasters coating

    • Abstract: Resumo O uso de pastas de gesso como revestimento de paredes internas é uma das técnicas mais comumente empregadas em obras no Brasil, geralmente efetuado em pequenas espessuras por meio de aplicação manual ou, ainda em menor espessura, por projeção mecânica. O presente trabalho objetivou avaliar experimentalmente a resistência de aderência de revestimentos executados em pasta de gesso com aplicação manual em diferentes substratos e alturas de aplicação. Como variáveis foram testados quatro tipos de blocos (blocos cerâmicos e de concreto, com função de vedação e estruturais), duas profundidades de ensaio da pasta (superficial e com cortes até o substrato) e três alturas de aplicação (até 0,6 m; entre 0,6 m e 1,2 m; e acima de 1,2 m). Os resultados apontaram a forte influência da base e da profundidade de corte na aderência, o que não foi encontrado na altura de aplicação do revestimento (ergonomia), em decorrência do natural processo de aplicação da pasta de gesso efetuado com pressão da massa sobre a parede. The use of gypsum plaster paste as an internal wall covering is one of the most commonly used techniques in Brazil, usually made in small thicknesses by manual application or by mechanical projection. This study evaluates, experimentally, the adhesion strength of coatings made with gypsum plaster paste, considering different substrates and application heights. Four types of blocks (ceramic and concrete blocks, sealing and structural blocks), two types of slice cuttings (superficial and even substrate) and three application heights (up to 0.6 m, between 0.6 m and 1.2 m, and above 1.2 m)wereused. The results indicated a strong influence of the base and depth of cut on the adhesion, but no influence of the application height on adherence was identified, due to the natural process of the application of the gypsum plaster coating.
       
  • Computational modelling of an earth-air heat exchanger (EAHE) adapted to
           the weather conditions of Belém, Brazil

    • Abstract: Resumo A demanda mundial de energia está em constante crescimento, ao mesmo tempo as reservas de combustíveis fósseis estão diminuindo e não serão suficientes para satisfazer as demandas globais de energia no futuro. Além disso, os sistemas convencionais de aquecimento e refrigeração consomem a maior parte da demanda por energia elevando consideravelmente os custos. O trocador de calor solo-ar (TCSA) é uma opção sustentável que consume menos energia com potencial para melhorar as condições térmicas em edifícios. Apesar de ser uma tecnologia simples e antiga, no Brasil as pesquisas sobre eles são muito limitadas. Nesse contexto, faltam estudos na Região Norte deste país, em particular na cidade de Belém do Pará. Portanto, o objetivo desta pesquisa é desenvolver um modelo numérico tridimensional do TCSA usando ANSYS Fluent para avaliar a influência de parâmetros operacionais e construtivos, tais como a velocidade de escoamento do ar, comprimento e diâmetro do duto no desempenho térmico desse sistema adaptado às condições climáticas e às características do solo dessa cidade. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que esse sistema pode reduzir a temperatura do ar na saída do duto até em 5,91 °C. The world’s demand for energy is constantly increasing,while, at the same time, the reserves of fossil fuels are decreasing and will not be enough to satisfy the global energy demand in the future. In addition, conventional heating and cooling systems consume most of the energy demand and considerably increase costs. Earth-airheat exchangers (EAHE) are a sustainable option that consumes less energy and has the potential to improve thermal conditions in buildings. Despite it being a simple and old technology, research into this type of technology is verylimited in Brazil. There is a lack of studies in the northern region of this country, particularly in the city of Belém do Pará. Hence, the goal of this researchstudy was to develop a three-dimensional numerical model of EAHE using ANSYS Fluent to evaluate the influence of operational and constructive parameters such as air flow velocity, length and diameter of the duct on the thermal performance of this system adapted to climatic conditions and soil characteristics of this city. The results obtainedlead to the conclusionthat this system can reduce the air temperature at the duct outlet up to 5.91 °C.
       
  • Estimation of development of electricity end-use by the residential sector
           in Brazil by geographic region

    • Abstract: Resumo O presente trabalho estimou a estrutura de consumo de energia elétrica no setor residencial por uso final, dos anos 2005 e 2019, desagregado por região geográfica brasileira. A metodologia utilizou os dados da pesquisa Posse e Hábitos de Uso de Equipamentos Elétricos na Classe Residencial dos anos 2004-2006 e 2018-2019 e a aplicação de técnicas estatísticas. Os resultados identificaram que a evolução da estrutura de consumo possui singularidades regionais. As principais evoluções na estrutura estimada entre 2005 e 2019 foram a ampliação do consumo por uso final dos equipamentos da categoria conforto ambiental e a permanência de uma elevada participação no consumo dos equipamentos da categoria conservação de alimentos. Houve redução da participação da categoria aquecimento de água em todas as regiões, exceto na região Sul. Houve predomínio do consumo por uso final de equipamentos das categorias conforto ambiental, aquecimento de água e conservação de alimentos variando entre 82% e 91% em função da região geográfica. As conclusões indicam elevado potencial para implementação de medidas de eficiência energética, no entanto se ressalta que o padrão de consumo regional deve ser considerado para que os resultados sejam efetivos. The study estimates the structure of end-use electricity consumption by residential sector in the years 2005 and 2019, segregated by eachBrazilian geographic region. The method used data from the survey of Household Appliances and Consumption Habits from the years2004-2006 and 2018-2019 and applied statistical techniques. The results showedregional singularities in thedevelopment of the consumption structure. The maindevelopments in the estimated structure between the years 2005 and 2019 wereanincrease in the end-use consumption in the Environmental Comfort Appliances category, and the continued high participation of the consumption of theFood Conservation category. There was a decrease in the share of WaterHeating category end-use consumption in all regions, except in the South. The studyalsoshowed a predominance of end-use consumption ofappliances in the Environmental Comfort, Heating Water and Food Conservation categories, ranging from 82% to 91% according to the different regions. The findings indicate high potential for implementing energy efficiency measures, however, it must be stressed that regional consumption patterns must be considered in order to achieve effective results.
       
  • Performance-based design method for energy efficient buildings

    • Abstract: Resumo O desenvolvimento da tecnologia digital nas últimas décadas possibilitou o surgimento de novos métodos e técnicas para a elaboração de projetos com ênfase na busca da eficiência energética. O intuito deste trabalho foi propor um método de projeto baseado no desempenho com o objetivo de associar a modelagem paramétrica, otimização baseada em simulação, avaliação e classificação da eficiência energética para edifícios de escritório. Para isso foram utilizados os programas Rhinoceros/Grasshopper, Opossum e Honeybee, respectivamente. Os modelos de projetos digitais elaborados por Oxman (2006) foram empregados como referência para estruturar os experimentos dos estudos de caso representados em edifícios localizados em Vitória, ES. Os parâmetros da Instrução Normativa INMETRO para a Classe de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviço e Públicas (INI-C) balizaram as avaliações. Como resultado do método, obteve-se uma melhoria de 31% no consumo total de energia primária e uma redução de 54% na demanda por refrigeração nos edifícios. A estimativa de influência demonstrou os impactos significativos na alteração do tipo de vidro, no percentual de abertura da fachada e na configuração dos sombreadores. Apesar das particularidades, verificou-se o potencial de aplicação do método no estágio inicial de desenvolvimento de projetos. Progress in digital technology over the past decades has enabled the emergence of new methods and techniques for design development with an emphasis on energy efficiency. The aim of this paper was to propose a performative design method for office buildings associating parametric modelling, optimisation-based simulation, evaluation and classification of energy performance. In order to do that, the Rhinoceros/Grashopper, Opossum and Honeybee softwares were used, respectively. The digital design models by Oxman (2006) were used as reference to structure experiments from case studies of office buildings located in Vitória, ES, Brazil. The parameters of the INMETRO standard for Energy Efficiency Class for Commercial, Service and Public Buildings (INI-C) guided the evaluations. The methodresulted in a 31% improvement in the total consumption of primary energy and a 54% reduction in the demand for refrigeration in buildings. The estimate of the influencedemonstrated significant impacts from the alteration of the type of glass, percentage of façade opening and the configuration of shaders. The studyshowedthat,despite the particularities, there is potential for applying the method in the initial stages of design development.
       
  • Numerical evaluation of the thermal performance of different
           configurations of soil-air heat exchangers

    • Abstract: Resumo Visando à diminuição do consumo de energia em edificações, devido ao uso de equipamentos de aquecimento, ventilação e ar condicionado, observa-se o aproveitamento do solo como fonte de energia. Por sua alta capacidade térmica, o solo atua como um reservatório térmico, aquecendo ou resfriando o ar do ambiente interno das edificações, conforme as condições climáticas aplicadas. Sendo assim, aplicou-se o método dos volumes finitos neste trabalho para análise do desempenho térmico desse tipo de trocador de calor solo-ar (TCSA). Inicialmente, os efeitos das propriedades térmicas do solo, da velocidade de escoamento do ar e do diâmetro do duto no desempenho térmico do TCSA foram investigados em regime permanente, por ser uma condição limite. Além disso, analisaram-se duas configurações para a distribuição do duto no solo (dois e quatro passos). A partir dos resultados, notou-se que o melhor desempenho para o TCSA foi obtido utilizando o solo saturado e operando com uma velocidade de ar de 2,5 m/s em um duto com diâmetro de 0,10 m. Em seguida, observou-se que uma distância entre as linhas de centro dos dutos de 0,5 m foi a mais apropriada. Adicionalmente, executaram-se simulações em regime transiente, empregando-se condições climáticas por meio de funções senoidais. The use of soil as an energy source is aimed at reducingenergy consumption in buildings resulting from the use of heating, ventilation, and air conditioning equipment. Due to its high thermal capacity, soil acts as a thermal reservoir, heating or cooling the air inside buildings, depending on the localclimate conditions. In thisstudy, the finite volume method was used to analyse the thermal performance of this type of earth-airheat exchanger (EAHE). Initially, the effects of soil thermal properties, air velocity, and duct diameter on the thermal performance of the EAHE were investigated under steadystate, as it is a limit condition. In addition, two configurations for the duct distribution in the soil (two and four steps) were analysed. The resultsshowed that the best performance for the EAHE was obtained using saturated soil and operating with an air velocity of 2.5 m/s in a duct with a 0.10 m diameter, and that a 0.5 m distance between the duct’s center lines was the most appropriate. In addition, simulations were performed intransient state, applyingclimate conditions through sinusoidal functions.
       
 
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School of Mathematical and Computer Sciences
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