1. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
Quentin José Manuel Blanpain Silva
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Orientadores: Prof. Dr. António Salvador de Matos Ricardo da Costa
Prof. Dr. Manuel Guilherme Caras Altas Duarte Pinheiro
Júri
Presidente: Prof. Dr. João Torres de Quinhones Levy
Orientador: Prof. Dr. António Salvador de Matos Ricardo da Costa
Vogais: Prof. Dr. Manuel de Arriaga Brito Correia Guedes
Prof. Dr. José Álvaro Pereira Antunes Ferreira
Setembro 2015

2. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
• Introdução
• Objetivos
• PARTE I: Fundamentos Teóricos
• Metodologias de análise da Forma Urbana
• Sustentabilidade Urbana
• PARTE II: Casos de estudo
• Aplicação do método das Unidades USU ao centro histórico de
Évora
• Avaliação e comparação da Sustentabilidade de áreas urbanas na
cidade de Lisboa
• Conclusões
Estrutura da apresentação

3. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 3
Introdução
• População urbana (ONU)
• + de metade da população mundial
(2014)
• 70% (2050)
• Estudos de Morfologia
Urbana e Sustentabilidade

4. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
• Objetivo principal desta dissertação: Avaliação da
Sustentabilidade de áreas urbanas de diferentes períodos de
construção, através da análise das respetivas formas urbanas:
1) Sistematizar as diversas metodologias de análise da Forma
Urbana
2) Aplicar o método das Unidades USU de Paul Osmond
3) Estabelecer uma metodologia para a avaliação e
comparação da Sustentabilidade de diferentes áreas
urbanas
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 4
Objetivos

5. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
1) Metodologias de análise da Forma Urbana
2) Sustentabilidade Urbana
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 5
PARTE I – Fundamentos
Teóricos

6. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 6
PARTE I
1) Metodologias de análise da Forma Urbana

7. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 7
A Forma Urbana
• Início na revolução industrial (forma moderna vs
forma tradicional)
• 3 elementos físicos fundamentais: os edifícios, lotes
e ruas (Moudon, 1997)
(Salat, 2011)
• Visão segregada

8. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 8
Escolas da Morfologia Urbana
• Escola britânica
– Abordagem histórica e geográfica
• Escola italiana
– Abordagem tipo-morfológica
Sistema
M.R.G Conzen
Sistema
G. Caniggia

9. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 9
Friso cronológico das
escolas da Morfologia
Urbana

10. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 10
Abordagem de Karl Kropf
• Avaliação das metodologias de M.R.G. Conzen e de G. Caniggia
• Hierarquia da forma construída
– Distinção entre forma, função e idade dos edifícios
Nível de resolução Definição Exemplos Conzen Caniggia
Materia Materiais de Construção Tijolo, Betão... Materiais
Statio Elementos estruturais Parede, Fundação, Cobertura... Estruturas
Tectum Divisões dos edifícios
Quartos ou outras divisões, Caixas de
Escadas e Elevadores, Chaminés...
Divisões/ Quartos
Aedes Edifícios Qualquer tipo de edifício Edifícios Edifícios
Fines Lotes
Inclui nenhum, um ou um arranjo de
edifícios.
Lote
Sertum Séries de Lotes/ Quarteirões/ Ruas
Segmentos de ruas, intersecções, praças e
quarteirões variados
Séries de Lotes Faixa de Lotes
Textus
Tecidos urbanos/ Unidades de
Plano
Combinação de Séries de Lotes,
quarteirões, Ruas...
Unidades de Plano Tecido
Sedes
Combinação de Unidades de Plano
(Textus)
Divisões de Plano,
Cinturas Periféricas
Organismo Urbano
Complures Combinação das Sedes

11. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 11
• Revisão da hierarquia da forma construída de Kropf (1993) e do
conceito de Unidades USU, Urban Structural Units (Duhme e
Pauleit, 1998)
• Hierarquia da Forma Urbana
– Hierarquia modificada da Forma Construída de Kropf
– Hierarquia paralela dos Espaços Vazios
– Divisão do Espaço em Mapas Convexos e Axiais
– Introdução das Infra-estruturas Urbanas
– Inclusão das Propriedades Geofísicas do terreno
Abordagem de Paul Osmond

12. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 12
Hierarquia de
Paul Osmond

13. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 13
PARTE I
2) Sustentabilidade Urbana
“O desenvolvimento sustentável é um desenvolvimento que satisfaz
as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das
gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades”
(Brundtland, 1987)

14. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 14
• Abordagem de Paul Osmond
– Metabolismo Urbano
– Ambiência Urbana
• Abordagem de Serge Salat
– Forma Urbana e Consumos
Energéticos
– Cidades compactas
Cidades como ecossistemas, Girardet, 1990
(Van Bohemen, 2012, p. 48)
Sustentabilidade

15. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 15
Parâmetros de avaliação
• Paul Osmond
– Diversidade, Permeabilidade, Legibilidade, Resiliência, Eficiência,
Intensidade
• Serge Salat
• Complexidade

16. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
1) Aplicação do método das Unidades USU ao
centro histórico de Évora
2) Avaliação e comparação da Sustentabilidade de
áreas urbanas na cidade de Lisboa
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 16
PARTE II – Casos de estudo

17. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 17
PARTE II
1) Aplicação do método das Unidades USU ao centro
histórico de Évora

18. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 18
Zona de estudo
• Centro histórico de Évora
• Área classificada Património
Mundial pela UNESCO

19. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 19
Procedimento de aplicação do método
• Evolução histórica de Évora
• Delimitação dos Espaços Vazios e dos Espaços Construídos
– Primeira divisão da zona de estudo em dois tipos: Espaços Vazios
(parques, áreas cultivadas, espaço público) e Espaços Construídos
• Identificação dos tipos de superfícies
• Definição das Unidades USU
– Espaços Vazios
– Espaços Construídos

20. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 20
Evolução histórica de Évora

21. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 21
Espaços Vazios e Construídos

22. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 22
Tipos de superfícies

23. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 23
Tipo USU Tipo de Unidade Características Gerais Exemplos
Unidade Tipo 1
Espaço Vazio: Zonas arborizadas
e áreas de cultivo
Zonas com muita vegetação ou de cultivo, com poucos ou nenhuns
edifícios. Mais de 80% de superfície permeável
Unidade Tipo 2 Espaço Vazio: Zonas ajardinadas Zonas de passeio e jardins, com algumas árvores e relva cuidada, Jardim público
Unidade Tipo 3
Espaço Vazio: Poucas árvores,
estacionamentos
Superfícies permeáveis caracterizadas por solos brancos de gravilha
compactada
Estacionamentos
Unidade Tipo 4 Espaço Vazio: Praças e largos
Praças e largos dentro do tecido urbano. Poucas árvores e superfícies
pouco ou nada permeáveis, calçada à portuguesa
Praça de Giraldo
Unidade Tipo 5
Intensidade baixa: Pequenos
edifícios isolados
Pequenos edifícios isolados,> 50% de superfície permeável
Unidade Tipo 6
Intensidade baixa: Grandes
edifícios isolados
Extensas construções isoladas, agrupamentos isolados de edifícios, com
poucos pisos. Algumas árvores.> 50% de superfície permeável
Escola de ensino
básico
Unidade Tipo 7
Intensidade média: Pequenos
edifícios, com poucos pisos
Menos superfícies permeáveis do que o ponto anterior (< 50%),
localizadas de uma forma geral no interior dos quarteirões, em pátios ou
logradouros privados. Edifícios de habitação com 1 a 2 pisos
Mouraria
Unidade Tipo 8
Intensidade média: Grandes
edifícios, com poucos pisos
Poucas superfícies permeáveis (< 50%). Edifícios de grandes dimensões
com 1 a 2 pisos
Hotel M'AR De AR
Aqueduto. Arena de
touros
Unidade Tipo 9
Intensidade média: Pequenos
edifícios, altos
Poucas superfícies permeáveis (< 50%), localizadas de uma forma geral
no interior dos quarteirões, em pátios ou logradouros privados. Edifícios
de habitação com 3 ou mais pisos
Unidade Tipo 10
Intensidade média Grandes
edifícios, altos
Poucas superfícies permeáveis (< 50%). Edifícios de grandes dimensões
com 3 ou mais pisos
Universidade,
Hospital
Unidade Tipo 11 Intensidade alta: Edifícios baixos
Poucas superfícies permeáveis (< 10%). Edifícios com número médio de 1
a 2 pisos
Judiaria
Unidade Tipo 12 Intensidade alta: Edifícios altos Poucas superfícies permeáveis (< 10%). Edifícios com 3 ou mais + pisos
Zonas envolventes
à Praça de Giraldo

24. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 24
Planta das Unidades
USU
• Área compacta, diversificada e
complexa
• Complexidade e resiliência
• Metabolismo Urbano e
Intensidades Urbanas

25. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 25
PARTE II
2) Avaliação e comparação da Sustentabilidade de
áreas urbanas na cidade de Lisboa

26. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 26
Procedimento
• Escolha de Unidades dentro de sete áreas da cidade de Lisboa
• Definição dos indicadores
– Gama de indicadores de Serge Salat (2011)
• Análises estatísticas dos resultados
– Análises 2x2
– Análise multivariada
– Análise de sensibilidade

27. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 27
Zona 1 -
mouraria
Zona 2 -
b. alto
Zona 3-
baixa
Zona 4 - av.
novas
Zona 5 - ol sul
moradia
Zona 6 - ol sul
torres
Zona 7 - p.
nações
Unid.
Período de Urbanização XII XVI XVIII XX 1960 1960 1998 -
Área (m2) 72733 41912 60347 140337 64147 31277 86710 m2
Área (ha) 7,27 4,19 6,03 14,03 6,41 3,13 8,67 Ha
População Residente 2092 961 342 1447 222 755 2466 hab.
Nº fogos 1509 946 467 958 99 300 1082 fogos
Nº edificios 354 203 92 111 94 12 61 edifícios
Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4
Zona 5 Zona 6
Zona 7

28. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 28
Uso do Solo
Indicadores Fórmulas Unid. Variáveis
Índice de Utilização (líquido) 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑟𝑢çã𝑜
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
-
∑Aconstrução - Somatório das áreas de construção
A total - Área do terreno
Percentagem de Ocupação do Solo
(líquida)
𝐴𝑖𝑚𝑝𝑙𝑎𝑛𝑡𝑎çã𝑜
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
%
∑Aimplantação - Somatório das áreas de implantação
dos edifícios
A total - Área do terrreno
Densidade habitacional (líquida)
𝑛º𝑓𝑜𝑔𝑜𝑠
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 fogos/m2
Nºfogos - número fogos na zona de estudo
A total - Área do terreno
Ecologia
Impermeabilidade do Solo
𝐴(𝑖𝑚𝑝. )
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
× 100 %
∑A(imp.) - Somatório das áreas impermeáveis [m2]
A total – Área do terreno
Proporção Tecido Verde
𝐴(𝑣𝑒𝑟𝑑𝑒𝑠)
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
× 100 %
∑A(verdes) - Somatório das áreas verdes [m2]
A total - Área do terreno
Conectividade
Intensidade Intersecções
𝑛º𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠.
𝐴𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 -
nº Intersec - numero de intersecções na zona
A total - Área do terreno
Distância Média entre Intersecções
Média dos comprimentos das ligações
entre 2 intersecções
m
Fractalidade (Complexidade) da
Rede Viária
1
𝑐𝑎𝑡
𝑖=1
𝑐𝑎𝑡
1 −
𝑛𝑖 × 𝑥𝑖 𝑚
𝐴
2
-
cat - numero de categorias da análise
ni - número de ruas de cada categoria i
xi - largura de rua de cada categoria i
m - dimensão fractal
A - constante de Pareto

29. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 29
Energia
Indicadores Fórmulas Unid. Variáveis
Intensidade Energética por habitante
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡. 𝐸. 𝐶𝑜𝑛𝑠.
ℎ𝑎𝑏. KWh/hab
Quant. E. Cons. - Quantidade de energia
consumida
hab. - Número de habitantes da zona
Intensidade Energética por superfície
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡. 𝐸. 𝐶𝑜𝑛𝑠.
𝐴(𝑝𝑖𝑠𝑜𝑠) KWh/m2
Quant. E. Cons. - Quantidade de energia
consumida
∑A(pisos) - Somatório das áreas dos pisos dos
edifícios
Taxa de Volume Passivo
𝑣𝑜𝑙. 𝑝𝑎𝑠𝑠𝑖𝑣𝑜 𝑖
𝑉𝑖 %
∑(vol. passivo) - Somatório dos volumes
passivos de cada edifício i
∑Vi - Somatório dos volumes de cada edifício i
Consumo Energia para aquecimento
% Intensidade
Energética por superfície KWh/m2
Quant. E. Aquec. - Quantidade de energia para
o aquecimento [KWh]
Consumo Energia para arrefecimento
% Intensidade
Energética por superfície
KWh/m2
Quant. E. Arref. - Quantidade de energia para o
arrefecimento [KWh]
Compacidade Volúmica (factor de forma) 𝐶𝑎𝑑𝑖𝑚. =
𝑆𝑖
𝑉𝑖
2
3
-
Si - Área da fachada visível
Vi - Volume do edifício

30. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 30
Indicadores
Zona 1 -
mouraria
Zona 2 - b.
alto
Zona 3-
baixa
Zona 4 - av.
novas
Zona 5 - ol sul
moradia
Zona 6 - ol sul
torres
Zona 7 - p.
nacoes
Unid.
Índice de Utilização (l.) 2,1 2,5 3,2 2,6 0,3 0,9 2,0 -
Percentagem Ocupação Solo (l.) 56% 68% 57% 47% 17% 11% 27% %
Número médio pisos 3 3 5 5 2 7 8 pisos
Densidade Habitacional (l.) 207 226 77 68 15 96 125 fogos/ha
Impermeabilidade do Solo 83% 99% 100% 93% 63% 69% 94% %
Proporção Tecido verde 17% 1% 0% 7% 37% 31% 6% %
Intensidade Intersecções 4 7 3 1 1 3 3 nº/ha
Distância Média entre
Intersecções
88 42 76 149 319 110 96 m
Fractalidade da Rede Viária 0,106 0,325 0,169 0,001 0,361 0,124 0,057 -
Média dos Consumos
Certificados
188 193 195 134 168 130 137 KWh/m2.ano
Intensidade Energética por
habitante
6791 9524 21256 13340 14957 6180 7187 KWh/hab
Intensidade Energética por
superfície
195 218 120 138 52 149 204 KWh/m2
Taxa de Volume Passivo 44% 36% 55% 33% 65% 54% 33% %
Consumo Energia para
aquecimento
80 90 49 56 21 61 84 KWh/m2
Consumo Energia para
arrefecimento
35 39 22 25 9 27 37 KWh/m2
Compacidade Volúmica 6,9 5,1 6,8 9,6 9,7 9,1 7,4 -

31. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 31
Indicadores Intensidade Energética por habitante Intensidade Energética por superficie
Índice Utilização 0,344 0,464
Percentagem Ocupação solo 0,246 0,471
Nº médio Pisos -0,271 0,335
Densidade Habitacional -0,551 0,894
Distancia média Intersecções 0,256 -0,841
Compacidade Volúmica 0,083 -0,704
1
2
3
4
5
6
7
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300
IntensidadeEnergetica
/Superfície
Densidade Habitacional
IEs x DH
1
2
3
4
5
6
7
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400
IntensidadeEnergetica
/Superfície
Dist. media entre Intersecções
IEs x DI
1
2
3
4
5
6
7
0
50
100
150
200
250
0 5 10 15
IntensidadeEnergetica
/Superfície
Compacidade Volumica
IEs x CV
• Análise das correlações (α=5%, α=10%)
Análise 2x2

32. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 32
Análise multivariada
• “Análise 1” estatisticamente significante para α=5% (p-value=0,018 <0,05)
– 𝐼𝐸𝑠 𝐷𝐻, 𝐷𝐼 = 0,457. 𝐷𝐻 − 0,248. 𝐷𝐼 + 131,673
• “Analise 2”: 𝐼𝐸𝑠 𝐷𝐻, 𝐷𝐼, 𝐶𝑉 = 0,595. 𝐷𝐻 − 0,303. 𝐷𝐼 + 9,939. (𝐶𝑉) +
45,069

33. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 33
Análise de sensibilidade
• Objetivos:
– Pertinência das análises estatísticas realizadas
– Pressuposto de homogeneidade do método das Unidades USU
• 31 novas unidades

34. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 34
Análise de sensibilidade
• Resultados:
– Análises 2x2 (α=1%, α=10%)
– Análises multivariadas
– Pressuposto de homogeneidade do método das Unidades USU
Intensidade Energética por habitante Intensidade Energética por superfície
Densidade Habitacional -0,224 0,895
Distância entre Intersecções -0,210 -0,308
0,894
-0,841
Análise P-value R R2 DH DI
1 0,018 0,931 0,867 0,094 0,227
2 0,000 0,900 0,809 0,000 0,278
Zonas
Intensidade Energética por superfície Densidade Habitacional
Médias Desvios Padrão Médias Desvios Padrão
1 261 27 245 59
2 269 83 264 91
3 112 105 62 53
4 163 91 81 44
5 72 24 22 5
6 180 103 114 61
7 194 53 128 23
0
100
200
300
400
0 100 200 300 400
IntensidadeEnergetica
/Superfície
Densidade Habitacional
IEs x DH - Análise de Sensibilidade
Zona 1
Zona 2
Zona 3
Zona 4
Zona 5
Zona 6
Zona 7

35. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
• Distinção zonas modernas e tradicionais
• Escala do cálculo da Fractalidade da rede viária
• Resultados estatisticamente significativos com a Intensidade
Energética por superfície
• Intensidade Energética por superfície explicada através da
Densidade Habitacional
• Limitações das análises: Dados demográficos e certificados
energéticos
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 35
Discussão dos resultados

36. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
• Relações entre a Morfologia Urbana e a Sustentabilidade
• Características sustentáveis do centro histórico de Évora
– Potencial dos pavimentos tradicionais
• Vantagens das formas tradicionais em termos de Sustentabilidade
Urbana
• Futuros trabalhos e potencialidades:
– Maior gama de indicadores
– Maior número de unidades
– Valores de consumos reais
– Repertório de Formas do professor K. Kropf
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 36
Conclusões

37. A análise da Forma Urbana como instrumento de
avaliação da Sustentabilidade
28/09/2015 Quentin Blanpain Silva 37
Obrigado!