Perfil da degradação para a envoltória dos edifícios Estudo das regiões da fachada

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Perfil da degradação para a envoltória dos edifícios – Estudo das regiões da

fachada

Degradation pattern for the envelope of buildings - Study of region’s facade

Jéssica SOUZA1, Elton BAUER2

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Universidade de Brasília, Brasília, Brasil, jss.siqueira@gmail.com

2_{Universidade de Brasília, Brasília, Brasil, elbauerlem@gmail.com}

Resumo: A evolução da degradação nas fachadas dos edifícios comprometem a vida útil dos mesmos e

podem ocorrer devido ao próprio uso da edificação, da falta de manutenção e até mesmo da disposição da fachada. Algumas regiões presentes na fachada são mais suscetíveis ao fenômeno de degradação, em virtude da forma de exposição e do comportamento diferenciado dos diversos elementos da fachada. A importância da compreensão do comportamento da degradação ao longo da fachada se deve à prevenção de manifestações patológicas, aumentando a capacidade da edificação em desempenhar suas funções no período de vida útil para o qual foi projetado. Esta pesquisa tem como enfoque a análise das regiões mais sensíveis a degradação, bem como verificar o comportamento da degradação nas fachadas. As análises foram feitas em um universo de estudo com uma ampla variedade de idade de edifícios, permitindo uma estudo de caracterização geral das fachadas em Brasília-DF. A obtenção dos índice de degradação permitiram uma avaliação quantitativa da degradação, além de uma comparação adequada das regiões, independente da proporção das regiões de cada fachada. O estudo sistematizado, com um universo de amostras razoável, permitiu constatar a tendência do comportamento da degradação para os edifícios com idades entre 5 e 40 anos situados em Brasília-DF, a partir de distribuições de probabilidade, além de que existem regiões mais sensíveis à degradação do que outras. A quantificação da degradação, pelo método de mensuração de degradação (MMD), permitiu uma avaliação coerente da degradação e atuaram como ferramentas adequadas no estudo da prevenção de anomalias, pois, estes fornecem informações de retroalimentação e auxiliam na elaboração de novos projetos, bem como na determinação da necessidade de manutenção.

Palavras-chave: Durabilidade, Degradação, Patologia, Fachadas.

Abstract: The evolution of degradation on the facades compromise the service life of buildings and can

occur due to the use of the building, the lack of maintenance and even the facade disposal. Some parts present on the facade, region’s facade, are more susceptible to degradation phenomenon by virtue of the form of display and different behavior of the various elements of the facade. The importance of understanding the behavior of degradation along the facade is due to prevention of anomalies, increasing the ability of the building to perform its functions in the life of the period for which it was designed. This research is to focus the analysis of the most sensitive regions degradation and check the behavior of degradation on the facades. Analyses were made in a study of the universe with a wide variety of old buildings, allowing a study of general characterization of facades in Brasilia-DF. The degradation index obtained allowed a quantitative assessment of degradation, and an appropriate comparison of regions, independent of the proportion of the regions of each facade. The systematic study with a reasonable sample of the universe, revealed the trend of degradation behavior for buildings aged 5 to 40 years located in Brasilia-DF, from probability distributions, and that there are sensitive areas to degradation than others. Quantification of degradation, degradation of measurement method (MMD), allowed a coherent assessment of degradation and acted as adequate tools in the study of the prevention of anomalies, because these provide feedback information and assist the development of new projects as well as in determining the need for maintenance.

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Perfil da degradação para a envoltória dos edifícios – Estudo das regiões da fachada 2

1. Introdução

A degradação das edificações inicia-se a partir do momento em que estes são colocados em uso. O aumento progressivo da degradação implica na perda de desempenho dos sistemas do edifícios, e até mesmo pode torna-los ineficazes (ANTUNES, 2010; BORDALO et al., 2010). A relação entre desempenho e degradação advém dos níveis crescentes de degradação implicarem em níveis decrescentes de desempenho. A evolução da degradação nas fachadas dos edifícios comprometem a vida útil dos mesmos e podem se intensificar devido à ação do clima, ao próprio uso da edificação, pela falta de manutenção e até mesmo em função da disposição da fachada (orientação cardeal) (FLORES-COLEN; BRITO, 2010; GASPAR, 2009).

A edificação se encontra no seu período de vida útil enquanto for capaz de desempenhar suas funções e também atender ou exceder os requisitos mínimos de desempenho exigidos. A dificuldade de determinação do valor de vida útil, que é uma medida temporal da durabilidade, está na definição dos níveis (o quanto é exigido) de requisitos mínimos de desempenho definidos em projeto. A determinação do valor de vida útil exige um conhecimento avançado sobre o processo de degradação, pois este envolve ações oriundas do clima, do uso e operação do edifício e de suas partes, a periodicidade e efetividade das operações de limpeza e manutenção e níveis de poluição no local (ABNT NBR 15575-1, 2013).

Vários estudos realizados (GALBUSERA, 2013; SILVA, 2014) propõem a curva de degradação (índice de degradação x tempo) como uma ferramenta para a determinação da vida útil. As curvas de degradação evidenciam a evolução progressiva da degradação ao longo do tempo, por meio de índices de degradação. Desta forma, as curvas de degradação refletem a velocidade em que o edifício e/ou seus sistemas perdem a capacidade funcional e deixam de cumprir os requisitos mínimos de desempenho exigidos (GASPAR; BRITO, 2008; SHOET, 1999).

Há uma crescente preocupação com a durabilidade e vida útil dos edifícios, principalmente por razões econômicas e ambientais. O diagnóstico correto do estado da edificação é de extrema importância, pois um diagnóstico incorreto estabelece intervenções equivocadas que não eliminará as anomalias, e podendo até introduzir novas anomalias (TORRES; VEIGA; FREITAS, 2014).

O processo de degradação é resultante da combinação de inúmeras variáveis associadas a composição do sistema (como falhas dos materiais, falhas na especificação, falhas decorrentes do processo executivo, deformação higroscópica, deformação térmica, deformações estruturais, entres outros), bem como a exposição aos agentes degradantes (como ventos, temperatura, chuvas, radiação solar, maresia, entre outros) (BAUER et. al, 2015). A complexidade do fenômeno de degradação é oriunda da dificuldade de considerar todas as variáveis que afetam a durabilidade. Esta complexidade subsidia a importância do estudo da degradação por ser de grande utilidade para a ciência e a prática da construção (BORDALO et al., 2010; FLORES-COLEN; BRITO, 2010).

O primeiro obstáculo encontrado pelos agentes climáticos é a envoltória das edificações, assim promovendo uma ação de maior intensidade nos elementos externos do que nos demais sistemas da edificação (BAUER et al., 2015; FLORES-COLEN, 2009). Estas ações, denominadas ações de degradação, dependem de diversos agentes de degradação (SILVA, 2014; ZANONI, 2015). São considerados agentes de degradação todos aqueles que afetam de maneira desfavorável o desempenho do sistema, tais como, agentes atmosféricos, biológicos, de carga, de incompatibilidade e de uso (ISO/DIS, 2012). Os fenômenos mais agressivos aos revestimentos de fachadas de edifícios são o mecanismo de degradação decorrente da ação da temperatura e radiação solar (que ocasionam variações dimensionais e fissuração) e a ação da chuva, que permitem a entrada de água no sistema (NASCIMENTO et al., 2016; ZANONI et al., 2013).

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A exposição aos agentes de degradação ocorre de forma particular para cada edifício, cada fachada, a até mesmo para cada região que compõe a fachada, mesmo que estes sejam construídos em iguais condições e sejam realizados de forma idêntica (FLORES; BRITO, 2002; SILVA, 2009). Essas solicitações diferenciadas implicam em um processo de degradação não uniforme para o edifício e também não uniforme ao longo da fachada. Souza et al. (2016) afirma que as condições de exposição diferenciadas acarreta na necessidade de estudos específicos para cada região que compõem a fachada. Bauer et al. (2015) destacam ainda que as condições de exposição, localização e o nível de gravidade das anomalias influenciam na não uniformidade do processo de degradação das fachadas.

A compreensão da evolução da degradação dos edifícios ainda carece de mais estudos científicos, pois observa-se diferentes comportamentos do previsto, principalmente quando aplicados em diferentes cidades e países. A aplicação de índices de degradação associados às regiões da fachada contribui para o aprimoramento de ferramentas sistemáticas e práticas, atuando de forma a validar e consolidar as metodologias de avaliação de vida útil.

Dentro deste contexto, esta pesquisa tem como enfoque identificar e analisar as regiões mais sensíveis a degradação, bem como verificar o comportamento da degradação ao longo da fachada. As análises foram feitas em um universos de estudo com uma ampla variedade de idade de edifícios, permitindo uma estudo de caracterização geral das fachadas em Brasília-Brasil. A obtenção dos índice de degradação permite uma avaliação quantitativa da degradação, além de este índice permitir uma comparação adequada das regiões, independente da proporção entre as regiões de cada fachada.

2. Mensuração da Degradação

Dentre as diferentes formas de obtenção de dados para a avaliação de vida útil estabelecidos na norma ISO 15868-2: 2012 e na norma ABNT NBR 15575: 2013 destaca-se a inspeção de edifícios. As inspeções de edifícios tem como objetivo descrever o estado dos sistemas de edifícios, bem como identificar e localizar as anomalias encontradas. A principal vantagem da obtenção de dados por meio de inspeções de edifícios, quando as investigações são devidamente concebidas, é a existência de uma correlação direta entre o estado real dos componentes, o ambiente de exposição e forma de utilização do edifício (JERNBERG et al., 2004). Em contraposição, há uma desvantagem da dificuldade de obtenção de dados históricos dos componentes inspecionados e a complexidade para controlar, monitorar e medir os agentes atuantes no meio ambiente (SOUZA et al., 2016).

Hodve (2004) afirma que por meio de inspeções prediais, a investigação das anomalias permite constatar os padrões e tendências de degradação ao longo das fachadas, assim auxiliando na prevenção e na forma de reparação das anomalias. Gaspar e Brito (2005) afirmam que apesar de todas as deficiências apresentadas na inspeção predial, esta forma de obtenção de dados geralmente é mais fácil, rápida e apresenta um custo relativamente baixo para grandes quantidades de amostras.Dentre as anomalias mais comumente observadas em fachadas cerâmicas em Brasília-Brasil, destacam-se: fissuras, descolamentos, falhas nas juntas, falhas de rejunte, manchas e falhas de vedação. A predominância de gravidade e intensidade de ocorrência é para os descolamentos e fissuração (BAUER et al., 2014).

A mensuração da degradação é uma das etapas básicas para a avaliação da vida útil do edifício e os elementos em serviço. O Método de Mensuração de Degradação (MMD) (BAUER; CASTRO, 2007) foi melhorado a partir de uma adaptação da metodologia proposta por Silva (2014), e apresenta como principal vantagem a obtenção do indicador de degradação através de valores de degradação em área (m²). O MMD é composto por três etapas: (i) quantificação da degradação, (ii) determinação das ponderações

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quanto ao nível de degradação e (iii) obtenção do indicador global de degradação (Fator Geral de Danos – FGD).

A etapa de quantificação da degradação apresenta resultados quanto identificação do tipo, da extensão e da localização de cada anomalia das fachadas. A segunda etapa discorre sobre a determinação das ponderações quanto ao nível de degradação. E, por fim, a última etapa calcula um indicador global de degradação (Fator Geral de Danos – FGD). A avaliação do indicador global de degradação ao longo do tempo permite verificar a evolução da degradação.

Uma peculiaridade do MMD é a possibilidade de investigar a incidência das anomalias contemplando a degradação para diferentes orientações e regiões, devido a metodologia sistematizar as informações em função destas características. As regiões definidas no MMD são (1) Parede Contínuas (PC); (2) Aberturas (AB); (3) Sacadas (SC); (4) Cantos e Extremidades (CE); (5) Transição entre Pavimentos (TP); (6) Topo (TO) (SOUZA, 2016). Esta abordagem torna-se importante no planejamento de manutenção, quando é determinada a priorização das ações a serem realizadas.

As informações de mensuração de degradação obtidas por meio do MMD permitem a realização de diversas análises, devido a sistematização das amostras que é apresentada em planilhas de levantamento. Este estudo atem-se a análise da intensidade de danos nas regiões que compõem as fachadas.

3. Metodologia de Análise da Degradação

3.1 Amostras de estudo

A equipe do Laboratório de Ensaios de Materiais (LEM) da Universidade de Brasília desenvolveu um banco de dados a partir de um sistema de catalogação de informações. Estas informações, têm sido coletadas a mais de 20 anos e possuíam como propósito atender à demanda técnica, ou seja, consistia na inspeção das fachadas dos edifícios para a identificação das anomalias e diagnóstico para possíveis procedimentos de manutenção a serem adotados.

A partir do banco de dados desenvolvido pelo LEM, foram selecionadas fachadas que apresentassem características semelhantes, proporcionando uma homogeneidade nas amostras estudadas. As principais características das amostras selecionadas são: (i) serem edifícios residenciais situados em Brasília-DF, (ii) serem revestidos parcialmente ou totalmente com placas cerâmicas, e (iii) apresentarem manifestação patológica no sistema de revestimento cerâmico. É importante destacar que são consideradas somente as regiões de fachada revestidas com placas cerâmicas, e os demais tipos de acabamento (reboco, elemento vazado, pedras naturais, placas metálicas, etc.) não são considerados neste estudo. As amostras estudadas compõem mais de 50.000 m² de fachada (184 amostras de fachadas). A idade das amostras abrange um amplo intervalo de idades, variando entre 5 e 48 anos (Figura 1).

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Figura 1 – Idade das amostras de estudo (adaptado Souza, 2016)

3.2 Avaliação da degradação

Os edifícios apresentam proporções diferenciada de áreas das regiões para cada edifício. A avaliação da degradação em função das regiões é baseada no índice FDRSTD (Fator de Degradação das Regiões

Padronizado). Este índice é fundamental para os estudos da degradação, pois estes são ponderados de forma a permitir uma normalização dos valores observados em cada região, proporcionando uma comparação adequada entre as regiões (SOUZA et al., 2016). Um parâmetro inicial do estudo de degradação é o Fator de Danos (FD), pois representa a parcela de área degradada em determinada amostra (Equação 1). Apesar de não considerar a influência e a importância de cada tipo de anomalia existente, o FD é importante por quantificar a área degradada. Esta unidade básica de medida, FD, é utilizado também como balizador dos estudos de degradação que estimam a vida útil.

(

1

)

Onde: Ad é a área degradada (m²) e At é a área total da amostra de fachada (m²).

As fachadas apresentam proporções diferenciadas das regiões que as compõem. Quando esta proporcionalidade não é considerada na análise das regiões, as regiões com maior área possivelmente terão maior índice de degradação do que regiões com menor área (SOUZA, 2016). A análise entre as regiões se torna adequada quando é estabelecido um coeficiente que realize uma equivalência entre as regiões. O Coeficiente de Correção das regiões (CCr) corrige a variação nos valores de área das regiões em uma mesma fachada e é obtido através da razão entre a área da região de menor área e a área da região em análise (Equação 2). Desta forma, em uma amostra, as regiões com menores áreas recebem pesos maiores.

(

2

)

Onde: é área da região de menor área (m²) e é área da região em análise (m²).

Em uma amostra, o FDRSTD é o produto entre o FD (percentual de área degradada) e o CCr (coeficiente de

correção das regiões) (Equação 03). Devido algumas regiões apresentarem maiores áreas que outras, ou seja uma variação nos valores de área de cada região em uma mesma fachada, faz-se necessário estabelecer um fator que padronize o índice associado às regiões. Desta foram, cada amostra apresentam valores de CCr individuais devido a relação entre as áreas das regiões.

5 anos 8% _{6 anos} 12% 8 anos 5% 9 anos 7% 10 anos 11% 13 anos 2% 17 anos 16% 19 anos 8% 32 anos 13% 36 anos 16% 48 anos 3%

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(

3

)

Onde: FDRSTD é a Fator de Degradação das regiões padronizadas; o FD é o Fator de danos da fachada, que

representa o percentual de área degradada; e o CCr é o coeficiente de correção, que representa a correção da proporcionalidade das regiões e é obtido pela razão entre área da região de menor área e área da região em análise.

4. Resultados

As análises foram feitas em um universo de estudo com uma ampla variedade de idade de edifícios, permitindo uma estudo de caracterização geral das fachadas em Brasília-DF. A obtenção dos índices de degradação permite uma avaliação quantitativa da degradação, além de este índice permitir uma comparação adequada das regiões, independente da proporção das regiões de cada fachada.

A obtenção de índices de degradação permite uma análise de dados de forma diversificada. O índice obtido neste estudo, FDRSTD, incide sobre estado de degradação das diversas regiões que compõem a fachada. Os

resultados obtidos proporcionaram uma análise global de degradação de fachadas e uma análise subsequente das regiões.

A Figura 2 apresenta a distribuição de frequência dos valores de FDRSTD e a função de densidade da

distribuição de melhor ajuste (Distribuição exponencial).

Figura 2 – Distribuição de frequência dos valores de FDRSTD de todas as regiões e a função de densidade da

distribuição exponencial.

As distribuições verificadas para o ajuste mais adequado a função de densidade da distribuição aos valores de FDRSTD foram distribuição Normal, Lognormal, Exponencial e Weibull. Dentre as distribuições analisadas,

a distribuição exponencial apresentou o menor erro (0,000678), indicando esta função mais apropriada para a distribuição estudada.

O FDRSTD refere-se a cada região, ou seja, em uma única amostra são analisados seis índices (FDRSTD), um

para cada região. A Figura 2 considera todos os valores de FDRSTD obtidos, por isso o valor da frequência

excede o número de 184 amostras. Nota-se uma distribuição assimétrica positiva, devido ao grande conjunto de dados concentrados à esquerda. Esta tendência de distribuição dos valores de FDRSTD indicam

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pequenos e ao aumentar a gravidade de danos a frequência diminui. O universo de amostras apresentam uma ampla variedade de idade dos edifícios, onde tem-se edifícios jovens, com problemas mais simples e que exigiriam reparos menores, e edifícios antigos, que apresentam potencialmente maior gravidade. As primeiras classes da distribuição possuem elevada frequência, ou seja, há uma elevada quantidade de valores baixos de FDRSTD. Souza (2016) observou uma tendência de FD semelhante a observada de FDRSTD,

onde o número de ocorrências diminui à medida em que o valor de FD aumenta (Figura 2). Nota-se então, que o FD influencia fortemente no FDRSTD, até mesmo pelo equacionamento FDRSTD (Equação 3).

Figura 3 – Distribuição de frequência dos valores de FDRSTD para cada região e a função de densidade da

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Após uma análise geral do FDRSTD, faz-se uma análise singular para cada região (Figura 3). A distribuição de

frequência dos valores de FDRSTD e a curvas de probabilidade de cada região estão ilustrados na Figura 3, e

os parâmetros básicos estatísticos utilizados na analise estão apresentados no Quadro 1.

Quadro 1 – Parâmetros de análise na avaliação do FDRSTD

Parâmetros PC AB SC CE TP TO

Médias 0,0184 0,0122 0,0068 0,0209 0,0260 0,0174

P (x > 80%) 0,0296 0,0197 0,0110 0,0336 0,0419 0,0280

Máximos 0,1181 0,0675 0,0620 0,0986 0,1407 0,1164

(*) PC-Paredes Contínuas, AD-Aberturas, SC-Sacadas, CE-Cantos e Extremidades, TP-Transição entre

pavimentos, TO-Topo.

A distribuição de probabilidade de todas as regiões (Figura 2) é semelhante a distribuição de probabilidade de cada região (Figura 3), como já era esperado. Mesmo apresentando distribuições e tendências semelhantes, nota-se que a intensidade de degradação varia para cada região. Independente da região em que se encontra o dano, a frequência diminui à medida em que elevam-se os valores de FDRSTD.

A degradação varia para cada região, pois, independente da distribuição, os maiores valores extremos (máximos) das regiões ocorreram na região de TP (0,1407), seguido de PC (0,1181), TO (0,1164), CE (0,0986), AB (0,0675) e por fim SC (0,0620), conforme pode-se observar no Quadro 1 e na Figura 3.

O comportamento da distribuição das diferentes regiões são distintos em relação a frequência. Nota-se a presença da peculiaridade de cada região, quando avaliado a probabilidade de 80% da ocorrência do índice FDRSTD. Nesta análise, observa-se que a região de TP continua a apresentar maior índice, porém ocorre uma

inversão das regiões de CE, PC e TO. Desta forma, a ordem de regiões mais sensíveis a degradação, converte-se em TP (0,0419), seguido de CE (0,0336), PC (0,0296), TO (0,0280), AB (0,0197) e SC (0,0110). Observa-se que nas regiões de TO e PC, a frequência da primeira classe excedem a 80 em um universo de 184 amostras, ou seja, mais de 40% das amostras destas regiões apresentam baixos valores de FDRSTD.

Mesmo sendo classificadas como regiões que apresentaram maiores valores extremos (máximos), as regiões de PC e TO apresentaram elevada frequência na primeira classe, indicando que, mesmo possuindo altos valores extremos de degradação, na maioria dos casos da amostra estas regiões apresentam baixos níveis de degradação.

Nota-se ainda no Quadro 1 que, devido a elevada concentração de dados nas primeiras classes, houve uma grande redução dos valores de média das distribuições de cada região, aproximadamente em uma ordem de grandeza de 10 vezes menor que os valores extremos (máximos).

Uma vez que erros de projeto são os principais erros incididos na ocorrência de problemas patológicos e que a ausência das ações de manutenção podem apresentar riscos graves à edificação, há uma necessidade de maior atenção em projetos para as regiões mais sensíveis a degradação, além da necessidade de determinação de priorização nos cuidados quanto à manutenção.

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5. Conclusões

O presente trabalho permite enumerar as seguintes conclusões:

- Existem algumas regiões são mais sensíveis à degradação do que outras, indicando a necessidade de maior atenção na elaboração de projetos e na manutenção para estas regiões. Em todas as análises a transição entre pavimentos (TP), topo (TO), paredes contínuas (PC) e cantos e extremidades (CE) são as regiões de maior incidência e gravidade.

- O estudo sistematizado, com um universo de amostras razoável, permitiu constatar a tendência do comportamento da degradação para os edifícios com idades entre 5 e 40 anos situados em Brasília-DF, a partir de distribuições de probabilidade.

- A quantificação da degradação, pelo método de mensuração de degradação (MMD), permitiu uma avaliação coerente da degradação e atuaram como ferramentas adequadas no estudo da prevenção de anomalias, pois, estes fornecem informações de retroalimentação e auxiliam na elaboração de novos projetos, bem como na determinação da necessidade de manutenção.

Agradecimentos

À Universidade de Brasília, ao Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil (PECC), bem como ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro e ao LEM/UnB pela disponibilização dos arquivos de inspeção.

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