AT - ARTIGO TÉCNICO 47 - QUANTIFICAÇÃO DA DEGRADAÇÃO E DA VIDA ÚTIL: RADIAÇÃO SOLAR E TEMPERATURA

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Um dos desafios na avaliação dos edifícios e construções quando abordamos a durabilidade e a degradação atém-se  à mensuração da degradação. Várias formas de avaliação são propostas na literatura internacional. Uma importante referência é a norma ISO 15686 em suas diversas partes, a qual contribui propondo procedimentos e referenciais para abordagem do tema. Também a comissão W 080 do CIB tem grandes contribuições. É importante mencionar a Publicação CIB 294 de 2004 (PERFORMANCE BASED METHODS FOR SERVICE LIFE PREDICITION) com várias contribuições importantes no tema.
O que apresentamos aqui é um estudo onde aplicamos a metodologia desenvolvida por GASPAR & BRITO no Instituto Superior Técnico (Lisboa - Portugal), a qual permite quantificar a degradação e sua evolução como tempo. Foram feitas adaptações aos sistemas construtivos brasileiros (fachadas) bem como nos índices específicos de cada região. Como aspecto original buscou-se associar a evolução da degradação com as orientações solares e com a radiação incidente sobre cada fachada. Esse trabalho é parte dos estudos preliminares do doutoramento da Profa Maria de Nazaré Silva cuja defesa ocorrerá no dia 12 de dezembro próximo na Universidade de Brasília.

Saudações a todos;

Prof Elton Bauer (materials and materiais)
adaptação e formatação

DEGRADAÇÃO EM SISTEMAS DE REVESTIMENTO CERÂMICO DE FACHADAS - AGENTES DE DEGRADAÇÃO 

Elton Bauer, Eliane Kraus de Castro e Maria de Nazaré B. Silva

 Resumo. 

O presente estudo aborda a identificação de manifestações patológicas e a influência da radiação solar no desempenho dos revestimentos cerâmicos das fachadas de edifícios de Brasília. A metodologia compreende uma vistoria preliminar, inspeção detalhada dos elementos da fachada,além do mapeamento de danos. As fachadas dos edifícios de Brasília têm apresentado uma freqüência cada vez maior de manifestações patológicas de descolamentos e fissuração observados em todas as camadas do sistema de revestimento (placas cerâmicas, rejunte, cimento-cola, argamassa de emboço e substrato). Essas patologias reduzem a durabilidade e aumentam os intervalos de manutenção das fachadas. Neste sentido, a importância deste estudo reside na apresentação de uma metodologia desenvolvida no Laboratório de Ensaios de Materiais – LEM para identificação e quantificação de danos com enfoque na influência da orientação solar nos processos de degradação e redução da vida útil das fachadas dos edifícios. Os resultados observados permitiram identificar como principais manifestações patológicas os descolamentos de revestimento cerâmico e as fissurações, ambos, diretamente influenciados pela orientação solar, bem como pela movimentação e degradação das camadas dos sistema de revestimento das fachadas. Os resultados mostraram, ainda, que as maiores incidências de patologias ocorrem nas paredes contínuas das fachadas analisadas. 

 INTRODUÇÃO

Brasília, capital do Brasil, é uma cidade planejada e, com apenas 53 anos, é considerada muito jovem. Suas fachadas apresentam uma tipologia bastante simples, empregando normalmente revestimentos com acabamento em argamassa ou placas cerâmicas e, em muitos casos, as fachadas apresentam o uso misto dos dois sistemas.

Os sistemas de revestimentos cerâmicos são elementos verticais que compõem, revestem e protegem as fachadas e ainda os elementos estruturais das edificações, ficando, dessa maneira, muito expostos à influência combinada de chuvas, ventos, insolações, agentes biológicos e poluentes atmosféricos [1][2][3]. Esse nível de exposição gera os mais diversos tipos de solicitações e mecanismos de degradação, conduzindo a um processo de degradação com perda de qualidade e desempenho mais evidente que em outros elementos da edificação, implicando ainda em altos custos de manutenção, evolução da degradação visual para problemas físicos reais da fachada e perda de durabilidade [4][5].

As manifestações patológicas que ocorrem nas fachadas são influenciadas e identificadas tanto pelo grau de incidência, como também pela gravidade dos danos. As fachadas dos edifícios de Brasília têm apresentado, com maior intensidade, falhas de descolamento de placas cerâmicas e fissurações e, em menor grau de ocorrência as falhas de rejuntes, eflorescências e falhas de vedação [6][7][8]. O clima de Brasília, com temperaturas médias anuais consideradas elevadas, exerce grande influência nos processos de degradação. As variações térmicas geram tensões que atuam diretamente sobre os acabamentos, provocando uma dilatação térmica diferenciada no sistema de revestimento e em cada uma de suas partes componentes (placas cerâmicas, rejunte, argamassa colante, emboço e substrato) [7][9][10][11].

Para relacionar a degradação das fachadas com os aspectos relativos ao clima, além de verificar sua influência sobre os processos de degradação, são utilizados dados da radiação solar incidente nas fachadas de Brasília em função das orientações norte, leste, sul e oeste [12][13]. As radiações solares, consideradas sob uma condição especial, de máxima radiação sobre as fachadas, ou seja, sem nebulosidade, foram obtidas em dias específicos para todos os meses do ano a partir da projeção esferográfica dos percursos aparentes do sol representado pela carta solar de Brasília. Neste sentido, os valores da radiação solar não representam valores mensais ou anuais, representam apenas uma característica particular para o caso das fachadas de Brasília e indicam somente uma tendência das intensidades das radiações, de maneira a nortear as análises das ocorrências e níveis de degradação nas fachadas.

Este estudo consiste na análise das degradações em fachadas provocadas por manifestações patológicas de descolamentos de placas cerâmicas, falhas de rejuntes, fissuras, eflorescências e falhas de vedações em oito edifícios de Brasília. Os edifícios selecionados possuem idades que variam de 5 a 48 anos, com área total de 21158,00 m². O levantamento dos danos sobre as fachadas são efetuados conforme metodologia de inspeção desenvolvida no Laboratório de Ensaio de Materiais da Universidade de Brasília (LEM-UnB). As análises das degradações são efetuadas por intermédio de uma abordagem metodológica que visa avaliar e quantificar detalhadamente os danos nas fachadas através de sua extensão e nível geral de degradação (NGD) desenvolvida anteriormente em Portugal [3][14]. 

METODOLOGIA DE ESTUDO DAS DEGRADAÇÕES EM FACHADAS

Levantamento e classificação da incidência das degradações em fachadas

As inspeções foram realizadas em fachadas revestidas com placas cerâmicas. Os danos visíveis (descolamentos, falhas de rejuntes, fissuras, eflorescências e falhas de vedações) foram mapeados (figura 1-a) a partir de inspeções realizadas durante as vistorias in loco pela equipe do Laboratório de Ensaios de Materiais (LEM) da Universidade de Brasília [6][7][8]. A deterioração das fachadas é identificada por intermédio da extensão e gravidade da ocorrência dos danos, dentre os quais se destacam: descolamento de placas cerâmicas, falha de rejunte, fissuras, eflorescências e falha de vedação [7][15][16].

Complementar à metodologia já desenvolvida pelo LEM-UnB, apresenta-se uma inovação no processo de contagem das manifestações patológicas através de uma malha sobreposta ao mapeamento (Figura 1-b).

 Cada malha equivale a uma região de 0,25 m² de dano, ou seja, permite obter não somente a área de dano visível, mas também uma possível extensão do dano não visível, visto que a existência de determinado dano implica, em muitos casos, em uma região de propagação maior que a região visível, ou seja, em torno da periferia deste dano.

Cálculo da degradação das fachadas

A rotina de cálculo empregada consiste na avaliação do nível geral de degradação (NGD) baseado em sistemas de revestimento de fachadas com acabamento em argamassa de reboco ou em placas cerâmicas [2][3][14][17]. Ressalta-se que esta rotina foi adaptada para fachadas com revestimento em placas cerâmicas, de maneira a proporcionar a continuidade dos estudos para a quantificação da degradação em fachadas de Brasília [10]. Busca-se verificar a sensibilidade desta rotina na identificação e quantificação dos diferentes níveis de degradação em função da idade e da incidência da radiação solar sobre as fachadas dos edifícios.

A manutenção e idade são consideradas critérios indispensáveis para determinar o padrão de variação do NGD em função do tempo. As falhas são analisadas considerando o fator kc,n, de nível de risco e custo da reparação dos defeitos observados nas fachadas de Brasília e sem a consideração desse fator. Desta forma são estabelecidos 2 modelos de análises do NGD:

•      Modelo 1 (M-1) - considera uma ponderação (kc,n) de custo de reparos de fachadas de Brasília (1);

•      Modelo 2 (M-2) - considera a ponderação de custo kc,n = 1.

O NGD (1) estabelece uma relação direta entre a área da fachada afetada pelos defeitos com o respectivo nível de defeito em função da área total das fachadas analisadas.

O NGD é um parâmetro que mede de maneira simples o nível de danos em relação a um referencial máximo de dano expresso pelo termo (Ar . k). Esse parâmetro e suas variáveis são adaptados, neste estudo, para serem utilizados nas fachadas com revestimento em placas cerâmicas. Para tanto, as variáveis An, kn, k, kc,n e Ar são adaptadas para reproduzir os danos (descolamentos de cerâmicas, falhas de rejuntes, fissuras, eflorescências e falhas de vedações) em fachadas com revestimentos em placas cerâmicas. A variável An corresponde à área afetada pelos danos (descolamentos de cerâmicas, falhas de rejuntes, fissuras, eflorescências e falhas de vedações) e identificada no mapeamento. O nível de dano, representado por kn varia de 0,00 (sem danos) à 4,00 (estado grave de degradação).

A variável kc,n (Tabela 1) varia em função da localidade das amostras analisadas e representa a ponderação da importância relativa atribuída ao custo de reparação de cada tipo de dano n (onde n1 = descolamento de cerâmica, n2 = falha de rejunte, n3 = fissuras, n4 = eflorescências, n5 = falha de vedação).

  RESULTADOS

A partir do levantamento das degradações em amostras de oito edifícios, subdivididos em setenta e uma amostras de fachadas ou prumadas obteve-se, preliminarmente, um nível de degradação para cada caso particular de dano estudado (descolamento de cerâmica, falha de rejunte, fissuras, eflorescência e falha de vedação) em função da idade e das orientações solares (norte, leste, sul e oeste) das fachadas. As análises do NGD são efetuadas para os modelos M-1 e M-2 que variam em função da consideração ou não de fator que relaciona o custo da reparação.

As fachadas utilizadas neste estudo de caso apresentam as seguintes características: edifícios residenciais de 6 andares, área total de fachadas de 21158,00 m², estrutura em concreto armado, vedação em bloco cerâmico e revestimentos em placas cerâmicas.

A figura 2 apresenta o gráfico com as incidências (em porcentagem em relação ao total de anomalias observadas) de todas as falhas (descolamentos de cerâmicas, falhas de rejuntes, fissuras, eflorescências e falhas de vedações) observadas nas fachadas dos edifícios. Deve se mencionar que essa avaliação percentual não permite quantificar a degradação, sendo somente um indicativo da distribuição das anomalias. Dois edifícios com a mesma distribuição de anomalias podem apresentar graus de degradação muito diferentes.

Observa-se que o percentual de falhas de descolamento de placas cerâmicas apresentam os maiores resultados (71%) em relação às demais ocorrências (falha de rejunte, fissuração, eflorescência, falha de vedação), corroborando estudos anteriores realizados em fachadas de Brasília [6][7][8]. Tendo em vista que falhas de descolamento de placas cerâmicas de fachadas normalmente estão associadas às variações térmicas, o elevado percentual obtido (figura 3) ressalta a incidência de radiação solar como uma das principais causas dessa falha.

Os resultados do nível de degradação (NGD) caracterizam o comportamento das fachadas tanto em relação à idade (figura 4), bem como em relação às orientações das fachadas (figura 5). O NGD apresentou uma tendência crescente para os dois modelos M-1 e M-2.

A figura 4 mostra que fachadas com maiores idades apresentam os maiores níveis de degradação. Isto se deve ao processo de exposição às intempéries, movimentação entre as camadas de revestimento cerâmico e, consequente envelhecimento natural das fachadas. Observa-se ainda que os valores de M-2, com ponderação dos danos, apresentam níveis também mais elevados de degradação em relação ao modelo M-1, que não considera o custo da reparação no cálculo do NGD. Este comportamento mostra o efeito dos fatores de ponderação de cada tipo de manifestação patológica, ou seja, quanto maior o valor atribuído ao custo de reparação, mais elevado será o valor do NGD.

As fachadas analisadas em função da incidência da radiação solar (figura 4) também evidenciam o aumento do NGD em função da maior exposição à radiação solar para os dois modelos analisados (M-1 e M-2).

A metodologia utilizada para a determinação do NGD permitiu identificar com precisão os diferentes níveis de degradação em função da idade (figura 3) e da incidência da radiação solar (figura 4) nas fachadas. Houve um aumento considerável dos valores do NGD para as fachadas com idades acima de 30 anos (figura 3). O mesmo comportamento foi observado para as fachadas expostas à radiação solar (figura 4). Quanto mais elevado o nível de exposição das fachadas à radiação solar, maior o seu estágio de degradação.

Constata-se forte relação entre os níveis de degradação e a incidência da radiação solar em função dos elevados percentuais de falhas de descolamento cerâmico observado nas fachadas, bem como às fissuras e falhas de rejunte, também associadas aos efeitos térmicos oriundos da incidência da radiação solar.

CONCLUSÕES

Deve-se ressaltar a particularidade do sistema construtivo residencial de Brasília. A partir do levantamento dos cinco tipos de degradações nas fachadas (descolamento de cerâmica, falha de rejunte, fissuras, eflorescência e falha de vedação) em função da idade das fachadas e da orientação solar, pode-se concluir que:

-      A rotina de cálculo analisada representa de forma eficiente e mostra um avanço na avaliação da degradação em função da idade e orientação solar. As manifestações patológicas com maior índice de ocorrência nas fachadas foram o descolamento de cerâmica e fissuração.

-      As manifestações patológicas investigadas apresentaram forte relação com a incidência solar.

-      O NGD apresentou uma degradação evolutiva dos edifícios com idades superiores a 30 anos, ou seja, apresentou consistência no modelo de cálculo da degradação e vida útil.

-      Os resultados do NGD, de maneira geral comprovaram a eficiência de sua aplicabilidade e precisão de análise ponderada através do nível de danos e custo de reparação na quantificação do nível geral de degradação das fachadas.

REFERÊNCIAS

[1]Gaspar, P.L., Flores-Colen, I. e Brito, J., ‘Técnicas de diagnóstico e classificação de fissuração em fachadas rebocadas’, PATORREB, 2º Encontro sobre Patologia e Reabilitação de Edifícios, FEUP, UPC, Portugal, 2006.

[2]Bordalo, R., Brito, J., Gaspar, P.L. e Silva, A., ‘Abordagem a um modelo de previsão da vida útil de revestimentos cerâmicos aderentes’, ‘Service life prediction modelling of adhesive ceramic tiling systems’, Teoria e Prática na Engenharia Civil, Portugal, 2010, n.16, pp.55-69.

[3]Sousa, R.D.B., ‘Previsão da vida útil dos revestimentos cerámicos aderentes em fachadas’, Dissertação de Mestrado, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Portugal, 2008.

[4]Flores-Colen, I., ‘Metodologia de avaliação do desempenho em serviço de fachadas rebocadas na óptica da manutenção predictiva’, Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Portugal, 2009, Vol. 1, 487p.

[5]Gaspar, P. e Brito, J., ‘Quantifying environmental effects on cement-rendered facades: A comparison between different degradation indicators’, in ‘Journal of Building and Environment’, Novembro, 2008, Vol. 43(11), pp. 1818-1828.

[6]Bauer, E., Castro, E.K., Antunes, G. R. e Leal, F. E., ‘Identification and quantification of pathologies in facades of new buildings in Brasília’, in ‘XII DBMC International Conference on Durability of Building Materials and Components’, Porto, Portugal, 2011.

[7]Bauer, E., Kraus, E. e Antunes, G.R., ‘Patologias mais correntes nas fachadas de edifícios em Brasília’, in ‘3º. Congresso Português de Argamassas de Construção’, APFAC, Lisboa, Portugal, 2010.

[8]Bauer, E., Castro, E.K. e Antunes, G.R., ‘Processo de identificação das manifestações patológicas em fachadas com revestimento cerâmico’, in ‘IX Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas’, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2011.

[9]Melo Júnior, C.M. e Carasek, H., ‘Comportamento diferenciado na deterioração de revestimentos de argamass: influência da chuva dirigida’, in ‘IX Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas’, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil, 2011.

[10]Bauer, E., Kraus, E. e Silva, M.N.B. ‘Patologia e deterioração das fachadas de edifícios em brasília – estudo da quantificação de danos’, in ‘PATORREB’, ‘4º Congresso de patología y rehabilitación de edificios’, Santiago de Compostela, Espanha, 2012.

[11]Saraiva, A. G., ‘Contribuição ao estudo de tensões de natureza térmica em sistemas de revestimento cerâmico de fachada’, Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, Brasil, 1998.

[12]Bauer, E.; Kraus E.; Silva, M.N.B., ‘Estudo da quantificação da degradação das fachadas em edifícios jovens’, in ‘4º Congresso de Construção’, Coimbra, Portugal, 2012.

[13]Bauer, E.; Kraus E.; Silva, M.N.B., ‘Vida útil dos revestimentos de fachada - avaliação das manifestações patológicas nas fachadas de edifícios de Brasília’, in ‘X Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas – X SBTA 2013’, Fortaleza, Brasil, 2013.

[14]Gaspar, P.L. e Brito, J., ‘The perception of damage on rendered façades’, in ‘XII DBMC International Conference on Durability of Building Materials and Components’, Porto, Portugal, 2011.

[15]Gaspar, P. e Brito, J., ‘Mapping defect sensitivity in external mortar renders’, Journal of Construction and Building Materials, 19(8), 2005, pp. 571-578.

[16]Bauer, E., Mota, N.M.B. e Castro, E.K. ‘Relatório técnico n.º 06090072-c’, Laboratório de Ensaios de Materiais, Universidade de Brasília, Brasil, 2006.

[17]Gaspar, P.L. e Brito, J., ‘Limit states and service life of cement renders on facades’, Journal of Materials in Civil Engineering, 23(10), 2011, 1396-1404.