Sustainable building solutions: a review of lessons from the natural world

The realisation that much of conventional. modern architecture is not sustainable over the long term is not new. Typical approaches are aimed at using energy and materials more efficiently. However, by clearly understanding the natural processes and their interactions with human needs in view, designers can create buildings that are delightful. functional productive and regenerative by design. The paper aims to review the biomimetics literature that is relevant to building materials and design. Biomimetics is the abstraction of good design from Nature, an enabling interdisciplinary science. particularly interested in emerging properties of materials and structures as a result of their hierarchical organisation. Biomimetics provides ideas relevant to: graded functionality of materials (nano-scale), adaptive response (nano-, micro-. and macro-scales): integrated intelligence (sensing and actuation at all scales), architecture and additional functionality. There are many examples in biology where emergent response of plants and animals to temperature, humidity and other changes in their physical environments is based on relatively simple physical principles. However, the implementation of design solutions which exploit these principles is where inspiration for man-made structures should be. We analyse specific examples of sustainability from Nature and the benefits or value that these solutions have brought to different creatures. By doing this, we appreciate how the natural world fits into the world of sustainable buildings and how as building engineers we can value its true application in delivering sustainable building.

Sustainability assessment of envelope wall solutions using MAXergy methodology

Projeto de investigação integrado de International Master in Sustainable Built Environment

Sustainable solutions for the construction sector: integration of secondary raw materials in the production cycle of concrete

The construction industry is one of the largest consumers of raw materials and energy and one of the highest contributor to green-houses gases emissions. In order to become more sustainable it needs to reduce the use of both raw materials and energy, thus lim-iting its environmental impact. Developing novel technologies to integrate secondary raw materials (i.e. lightweight recycled aggre-gates and alkali activated “cementless” binders - geopolymers) in the production cycle of concrete is an all-inclusive solution to im-prove both sustainability and cost-efficiency of construction industry. SUS-CON “SUStainable, Innovative and Energy-Efficiency CONcrete, based on the integration of all-waste materials” is an European project (duration 2012-2015), which aim was the inte-gration of secondary raw materials in the production cycle of concrete, thus resulting in innovative, sustainable and cost-effective building solutions. This paper presents the main outcomes related to the successful scaling-up of SUS-CON concrete solutions in traditional production plants. Two European industrial concrete producers have been involved, to design and produce both pre-cast components (blocks and panels) and ready-mixed concrete. Recycled polyurethane foams and mixed plastics were used as aggre-gates, PFA (Pulverized Fuel Ash, a by-product of coal fuelled power plants) and GGBS (Ground Granulated Blast furnace Slag, a by-product of iron and steel industries) as binders. Eventually, the installation of SUS-CON concrete solutions on real buildings has been demonstrated, with the construction of three mock-ups located in Europe (Spain, Turkey and Romania)

A utilização da madeira na construção de edifícios: alternativas às soluções tradicionais

Esta dissertação insere-se num projecto de investigação relacionado com o papel que a madeira apresenta na construção nos tempos de hoje, necessário para obtenção do Mestrado em Engenharia Civil. A madeira apresenta, enquanto material de construção, especificidades únicas: é um material orgânico, ao contrário da pedra, do aço e do betão; é um material combustível, sem que isto implique necessariamente uma baixa resistência ao fogo; é um material tradicional, presente em pavimentos e coberturas de edifícios antigos e é, paradoxalmente, um material novo, adoptado em arrojadas obras de arquitectura contemporânea. Estas características, associadas à necessidade de garantir a sustentabilidade da construção e de conservar e reabilitar o património edificado, tornam essencial o estudo das propriedades mecânicas do material, dos seus processos de degradação química e biológica, dos meios de protecção e do comportamento de elementos estruturais ao fogo. As estruturas em madeira têm tido uma procura crescente no nosso país, revelando-se uma opção interessante, como alternativa a estruturas de aço ou de betão. No entanto, por configurarem ainda soluções estruturais, materiais e processos construtivos pouco comuns entre nós, considera-se que não estão suficientemente divulgados os instrumentos de que podemos e devemos dispor para a garantia da qualidade destas estruturas. É apresentado um estudo de viabilidade económica no âmbito do nosso país, comparando casas em madeira, modulares pré-fabricadas, com casas cuja construção é feita em alvenaria e betão armado, de forma a poder comparar os custos para ambas as soluções construtivas. Para tal, foram realizadas visitas a empresas, fábricas e a obras com o objectivo de entender como funciona o processo de fabrico de uma casa pré-fabricada em madeira.

Estudo geotécnico dos solos do vale do Leça no âmbito de uma obra de requalificação portuária

A expansão da área ocupada pelo Porto de Leixões (Matosinhos e Leça da Palmeira), sobre solos muito compressíveis, de origem fluvial e marinha, leva a que seja necessário recorrer à engenharia para encontrar soluções adequadas à utilização de obras dos fins em vista. Assim, na zona do porto são muitos os projectos de engenharia civil/geotécnica executados nestes solos. Como exemplo, podem citar-se a Consolidação do Terrapleno e Construção dos Caminhos de Rolamento do Terminal de Contentores TC4S, a Reabilitação de um troço com 110m, do Cais Sul e do Cais Nascente da Doca nº 4 e a Construção da Portaria Principal do Porto de Leixões, todos no vale fóssil do rio Leça. São vastos os métodos a usar para o melhoramento destes solos, a colocação de colunas de brita, com o objectivo de reforçar o solo, aumentando a sua capacidade de carga e funcionando como drenos verticais, para solucionar o problema das deformações excessivas durante e após o final da obra, uma alternativa consiste em induzir a aceleração da consolidação da camada de solo mole, o uso de pré-carregamento e drenos verticais são usuais. Quando o tempo de concretização da obra exige que o aterro seja utilizado de imediato, uma solução viável é a colocação de estacas, que transferem o peso do aterro, ou parte dele, para camadas mais competentes. Também se pode proceder à retirada do solo original e substituí-lo por outro de qualidade superior. A mais recente técnica de melhoria de solos por injecção - jet grouting - é utilizada em diversas situações, incluindo obras provisórias e definitivas. O presente trabalho visa descrever, em função dos diversos factores, o comportamento do solo face aos vários métodos utilizados e os objectivos pretendidos que serão abordados no enquadramento empírico do trabalho.

Reabilitação térmica de fachadas

As fachadas são um elemento da envolvente que faz a interface entre o ambiente exterior e o interior. Do conjunto das suas características mais relevantes, existe uma, cuja importância tem vindo a aumentar devido à conjuntura ambiental e económica atual: o desempenho energético. Assim, é importante analisar as características do comportamento térmico dos elementos da fachada, com base na respetiva regulamentação em vigor (REH – D.L. n.º 118/2013 de 20 de Agosto) e analisar o contributo da sua eventual reabilitação para uma melhor qualidade térmica da fachada e por consequente uma melhor qualidade de conforto dos utentes do edificio, não desprezando o aspeto arquitetónico do mesmo. Esta monografia baseia-se na análise de casos práticos de diferentes soluções construtivas e avaliação das vantagens e desvantagens dos sistemas propostos, conferindo a possibilidade de optar pelo sistema mais eficaz de acordo com as necessidades exigidas. Assim, e com base no principal objetivo, que é o de melhorar o desempenho térmico das fachadas recorrendo à reabilitação, o enfoque é sobre a redução do consumo energético dos edificios, nomeadamente através do contributo térmico dos elementos das fachadas para a redução das necessidades energéticas por climatização.

Projeto de Térmica: Aplicação do Novo Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação Novos

Neste trabalho estudou-se a nova regulamentação de térmica em edifícios, Decreto-Lei nº 118/2013, dando particular ênfase ao Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação, REH. Para o efeito, aplicou-se a metodologia definida nesta legislação a um edifício de habitação unifamiliar e compararam-se os resultados obtidos com os resultados da ferramenta de cálculo automático elaborada pelo ITEcons. Fizeram-se ainda várias simulações para as diferentes zonas climáticas possíveis e comparou-se também com o mesmo edifício mas admitindo que todas as soluções construtivas são as de referência.

Melhoria da eficiência energética em edifícios dos anos 70: implementação de soluções sustentáveis low-tech e low-cost

Dissertação de mestrado em Construção e Reabilitação Sustentáveis

Avaliação da sustentabilidade de soluções construtivas para a reabilitação da envolvente exterior dos edifícios

Dissertação de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Avaliação do desempenho ambiental do aglomerado negro de cortiça

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Plataforma de apoio à decisão nos cuidados de ginecologia e obstetrícia

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Informática Médica)

Vivienda obrera en Bilbao y el Bajo Nervión: las casas baratas, una nueva forma de alojamiento (1911-1936)

A finales del siglo XIX y principios del siglo XX la provincia de Vizcaya despuntó en el contexto internacional como importe centro extractor de mineral de hierro y como relevante foco productor siderometalúrgico. Las explotaciones mineras se adueñaron de los Montes de Triano y las fábricas conquistaron las márgenes del Río Nervión, arrastrando tras de sí una densa marea humana. Alojar a esa población se convirtió en una cuestión de primer orden. Paralelamente, las instituciones estatales desbordadas por problemas similares en otros puntos de la geografía española, idearon y pusieron en práctica un complejo engranaje administrativo para erigir las primeras viviendas sociales. Así, las denominadas Casas Baratas fueron la respuesta oficial a la insuficiencia de vivienda obrera y Vizcaya fue una de las provincias donde mayor desarrollo tuvieron este tipo de propuestas constructivas. De este modo, la presente investigación comienza indagando sobre el origen de la problemática en Bilbao y la Cuenca del Bajo Nervión, para después repasar las medidas adoptadas por el Estado y la Diputación de Vizcaya en esta materia. Hecho esto, se da paso a un concienzudo repaso de las características principales de la edificación de Casas Baratas en toda la provincia de Vizcaya, descendiendo, posteriormente, a la realidad de Bilbao, Baracaldo, Sestao, Portugalete, Guecho y Erandio, haciendo hincapié en las inquietudes locales. El estudio finaliza con un ejercicio comparativo con las Casas Baratas de Barcelona, Sabadell y Tarrasa, estableciéndose similitudes y divergencias con el foco industrial más importante del momento en el panorama nacional.

Modellazione edilizia e simulazione energetica per le analisi delle prestazioni e la progettazione integrata delle cantine aziendali

Il presente studio si colloca nell’ambito di una ricerca il cui obiettivo è la formulazione di criteri progettuali finalizzati alla ottimizzazione delle prestazioni energetiche delle cantine di aziende vitivinicole con dimensioni produttive medio-piccole. Nello specifico la ricerca si pone l’obiettivo di individuare degli indicatori che possano valutare l’influenza che le principali variabili progettuali hanno sul fabbisogno energetico dell’edificio e sull’andamento delle temperature all’interno dei locali di conservazione ed invecchiamento del vino. Tali indicatori forniscono informazioni sulla prestazione energetica dell’edificio e sull’idoneità dei locali non climatizzati finalizzata alla conservazione del vino Essendo la progettazione una complessa attività multidisciplinare, la ricerca ha previsto l’ideazione di un programma di calcolo in grado di gestire ed elaborare dati provenienti da diversi ambiti (ingegneristici, architettonici, delle produzioni agroindustriali, ecc.), e di restituire risultati sintetici attraverso indicatori allo scopo individuati. Il programma è stato applicato su un caso-studio aziendale rappresentativo del settore produttivo. Sono stati vagliati gli effetti di due modalità di vendemmia e di quattro soluzioni architettoniche differenti. Le soluzioni edilizie derivano dalla combinazione di diversi isolamenti termici e dalla presenza o meno di locali interrati. Per le analisi sul caso-studio ci si è avvalsi di simulazioni energetiche in regime dinamico, supportate e validate da campagne di monitoraggio termico e meteorologico all’interno dell’azienda oggetto di studio. I risultati ottenuti hanno evidenziato come il programma di calcolo concepito nell’ambito di questo studio individui le criticità dell’edificio in termini energetici e di “benessere termico” del vino e consenta una iterativa revisione delle variabili progettuale indagate. Esso quindi risulta essere uno strumento informatizzato di valutazione a supporto della progettazione, finalizzato ad una ottimizzazione del processo progettuale in grado di coniugare, in maniera integrata, gli obiettivi della qualità del prodotto, della efficienza produttiva e della sostenibilità economica ed ambientale.

Durabilidad de los bloques de tierra comprimida : Evaluación y recomendaciones para la normalización de los ensayos de erosión y absorción

La presente tesis continúa una línea de investigación iniciada en el 2006, centrada en el estudio de nuevas soluciones constructivas que toman la tierra cruda como base. Se pretende la difusión de los resultados obtenidos con el fin de fomentar estas técnicas constructivas, como por ejemplo, los sistemas de eco-construcción. El empleo de tierra cruda como sistema constructivo presenta grandes ventajas; entre ellas, un bajo impacto medioambiental, la capacidad de integración en el paisaje y un menor consumo energético. Con el fin de superar los inconvenientes que presenta el empleo de la tierra como elemento constructivo y afianzar su valor como posible material para la edificación, se estudian las propiedades de durabilidad de la misma y se dan pautas para una posible normativa futura. Se ha llevado a cabo un análisis exhaustivo de las normativas internacionales, estudiando los ensayos propuestos por los diferentes Organismos Internacionales de Normalización para caracterizar la durabilidad de los materiales de tierra. Ante la gran diversidad y heterogeneidad de las especificaciones encontradas en los ensayos que se aplican para un mismo fin, se han desarrollado dispositivos lo suficientemente versátiles para la ejecución de los ensayos propuestos. El conjunto de ensayos desarrollados en esta tesis, ha permitido elaborar una guía de recomendaciones para ensayos aplicados a materiales de tierra cruda. Además, se han estudiado las diferencias de comportamiento de los bloques de tierra comprimidos (BTC) fabricados en España, evaluando su viabilidad como material de construcción. Esta tesis ayuda a consolidar el papel de la tierra cruda en el panorama de edificación actual, solventando las dudas de los técnicos en cuanto a la durabilidad frente al agua y ausencia de normativa. Por tanto, las conclusiones sobre ensayos de durabilidad en materiales de tierra y las mejoras propuestas en algunos ensayos, sirven de referencia para la determinación de la durabilidad en los materiales basados en tierra cruda. De igual manera, es también un objetivo de la tesis que los resultados obtenidos aporten una visión general del estado normativo de los materiales a base de tierra cruda e información útil a aportar para la elaboración de documentos reconocidos sobre tierra en nuestro país, concretamente, apoyando la labor de normalización llevada a cabo en el subcomité de AENOR. This thesis continues a research line begun in 2006, focused on the study of new building solutions based on unbaked earth. With the aim to promote these construction techniques, it seeks the diffusion of the result obtained, for example eco-building systems. The use of unbaked earth as building system has great advantages such as low environmental impact, integrate ability into the landscape and lower energy consumption. In order to overcome the disadvantages of the use of earth as a building element and consolidate its value as possible building material, it is studied the properties of its durability and it is given guidelines for possible future standard. It has carried out an exhaustive analysis of international standards, studying the tests proposed by several International Organizations of Standards in order to characterize the durability of earth materials. Because of the great diversity and heterogeneity of the specifications found in the tests that are applied for the same purpose, we have developed devices versatile enough for the implementation of the proposed tests. The set of developed tests in this thesis has allowed developing a recommendation guideline for tests applied to unbaked earth materials. In addition, we have studied the differences of behavior of compressed earth blocks (CEB) manufactured in Spain, evaluating its viability as building material. This thesis helps to consolidate the role of unbaked earth in the scene of current building, solving the doubts of technicians about durability against rain and lack of standard. Therefore, the conclusions of durability tests in earth materials and the proposed improvements in some tests, serve as a reference for determining the durability of the materials based on raw earth. In the same way, it is also an objective of the thesis that the obtained results provide an overview of standards status of materials based on unbaked earth and useful information for the development documents recognized on earth in our country, supporting the standardization that is taking place at the subcommittee AENOR.