Orientador: Vanessa Gomes da Silva

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

Resumo: Pesquisas sobre novas gerações de sistemas de avaliação de edificações sugerem que o nível de sustentabilidade seja sempre avaliado por indicadores. Estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV) apontam o sistema estrutural como um dos principais contribuintes para as cargas ambientais de uma...

Resumo: Pesquisas sobre novas gerações de sistemas de avaliação de edificações sugerem que o nível de sustentabilidade seja sempre avaliado por indicadores. Estudos de avaliação do ciclo de vida (ACV) apontam o sistema estrutural como um dos principais contribuintes para as cargas ambientais de uma edificação. Não obstante, as estruturas têm recebido atenção insuficiente nestes sistemas de avaliação. No setor de construção civil brasileiro, onde predominam edificações em concreto, dados de avaliação integrada de desempenho ambiental, econômico e social no ciclo de vida das edificações ou de seus subsistemas são, praticamente, inexistentes. Este trabalho teve por objetivo demonstrar a hipótese de que um conjunto de indicadores é capaz de integrar aspectos fundamentais de sustentabilidade à tomada de decisão e diferenciar alternativas de sistema estrutural em concreto por seu desempenho técnico-funcional, ambiental e econômico no ciclo de vida da edificação. Critérios definidos com base na literatura filtraram uma lista preliminar de indicadores técnico-funcionais. ACVs do berço ao portão utilizando o software SimaPro 7.3 embasaram o cálculo de indicadores ambientais. Previsões da vida útil (VUe) e estimativas do custo do ciclo de vida (CCV) foram obtidas com o software Life-365 v.2.1.1. Para garantir 50 anos de vida útil de projeto (VUP) e atender ao requisito de durabilidade da ABNT NBR 15575:2013, a VUe foi corrigida por um programa de reparos. Indicadores técnico-funcionais foram calculados com base nas pranchas de projeto estrutural. Processo de análise hierárquica foi usado para definir sua importância relativa. Para a dimensão ambiental, adaptou-se a ponderação hierárquica do sistema de avaliação de impactos EcoIndicator 99. Uma ponderação igualitária foi usada nas duas dimensões para análise de sensibilidade. Cenários de importância relativa entre as dimensões técnico-funcional, ambiental e econômica foram predefinidos para ilustrar potenciais perspectivas de diferentes partes interessadas. Essa estrutura de indicadores e cenários de ponderação foi aplicada a 31 estudos de caso de tipologia vertical em concreto armado e protendido, em ambiente marinho do sudeste brasileiro. Resultados demonstraram a veracidade da hipótese, confirmando (i) que os indicadores mostram diferenças entre as estruturas, tanto no pavimento-tipo quanto na superestrutura, bem como, entre sistemas em concreto armado e protendido, e para os cenários propostos, as estruturas em laje protendida apresentaram desempenho global superior ao das estruturas em concreto armado, exceto quando se privilegia a dimensão ambiental, em que se observa o melhor desempenho desta última; (ii) não haver diferença entre as tipologias residencial e comercial para a finalidade desse estudo; (iii) a validade de considerar o pavimento-tipo representativo da superestrutura para o cálculo dos indicadores, exceto para os ambientais; (iv) haver uma correlação linear significativa entre os indicadores espessura equivalente e densidade de pilares com o número de pavimentos; e (v) que a unidade funcional ¿ m2área estrutural de uso residencial e comercial e VUP de 50 anos ¿ consegue capturar aspectos de durabilidade e função estrutural, aliada à facilidade em coletar dados nos escritórios de projeto, e realizar análises comparativas entre diferentes estruturas de edificações de mesma tipologia. Palavras-chave: indicador de desempenho; sustentabilidade; sistema estrutural em concreto; ACV; CCV

Abstract: Research initiatives for next generation assessment protocols state that buildings sustainability should always be described and assessed with the help of relevant indicators. Life cycle-based studies show the structural system as one of the major contributors to buildings environmental...

Abstract: Research initiatives for next generation assessment protocols state that buildings sustainability should always be described and assessed with the help of relevant indicators. Life cycle-based studies show the structural system as one of the major contributors to buildings environmental loads. However, structural systems have not gained enough attention in the sustainability/environmental buildings assessment systems so far. Data on integrated sustainability performance of building parts completely lack in the Brazilian building sector where concrete structures predominate. This study aims at checking the hypothesis that a set of indicators can integrate key aspects of sustainability in design decision-making and differentiate concrete structural system's alternatives by their technical-functional, environmental and economic performances in the building life cycle. Data for computing the technical-functional indicators were extracted from structural design drawings and calculation sheets provided by the responsible structural design practices. SimaPro 7.3 life cycle assessment (LCA) platform supported calculation of environmental indicators. Life cycle costs (LCC) and service life (SL) were estimated by Life-365 v.2.1.1 software. In order to reach the Brazilian standard durability requirement, SL was corrected through adoption of a repair program. Analytic hierarchy process was applied to define relative importance of technical-functional indicators. An adaptation of the life-cycle impact analysis method Eco-indicator 99 was used for weighting environmental indicators. Simulating different stakeholders perspectives, weighting scenarios among the technical-functional, environmental and economic performances were defined to streamline identification of a top performing solution. This framework of performance indicators and weighting scenarios were applied to thirty-one case studies of residential and commercial vertical buildings in reinforced and prestressed concrete in a southeast Brazilian marine environment. Results demonstrated the veracity of the hypothesis, confirming that (i) indicators were successful in showing structural systems¿ differences, both at typical floor and superstructure level, as well as between reinforced and prestressed concrete structures. For the proposed scenarios, the overall performance of prestressed structures exceeded all reinforced concrete structures¿ overall performance, except when it favors the environmental dimension, where the best performance of the latter is observed; (ii) there is no difference between commercial and residential typologies for the purpose of this study; (iii) a typical floor is representative of the whole superstructure for calculating technical-functional and economic performance indicators, but not for environmental indicators; (iv) there is a significant correlation between the indicators equivalent thickness and density of columns with the number of building floors; (v) the functional unit ¿ m2structural area for residential and commercial live loads for 50 years design life (DL) ¿ can capture aspects of durability and structural function, with the ease of collecting data in design offices, and performing comparative analyzes between different building structures of the same type. Additionally, for such analysis, the results show (vi) that more information and standardized presentation of quantitative data are needed in structural design drawings to facilitate data collection for indicators¿ calculation. Keywords: performance indicators; sustainability; concrete structural systems; LCA; LCC