Patologia dos materiais e elementos construtivos PATOLOGIA E DETERIORAÇÃO DAS FACHADAS DE EDIFÍCIOS EM BRASÍLIA ESTUDO DA QUANTIFICAÇÃO DE DANOS Elton Bauer 1, Eliane Kraus 2 y Maria de Nazaré Batista da Silva 3 (1) Engenheiro Civil, Mestre e Doutor em Engenharia Civil, professor da Universidade de Brasília, elbauerlem@gmail.com (2) Engenheiro Civil, Mestre e Doutor em Engenharia Civil, professor da Universidade de Brasília, kraus@unb.br (3) Engenheira Civil, Mestre em Estrutura e Construção Civil, pesquisadora de doutoramento pela Universidade de Brasília, nazare_silva@hotmail.com.br RESUMO Brasília, capital do Brasil, é o primeiro núcleo urbano construído no século XX considerado Patrimônio Histórico da Humanidade pela UNESCO. Ao atingir 50 anos, observam-se vários casos de patologias nos sistemas de revestimento das fachadas, sendo que muitos casos tem ocorrido em edifícios jovens (menos de 20 anos). O levantamento dos danos observados tem levado a um conjunto de aproximadamente 10 manifestações patológicas básicas, destacando-se entre elas os descolamentos e a fissuração. O clima da região central do Brasil é diferenciado, ocorrendo uma época das chuvas (aproximadamente 7 meses), com grande incidência pluviométrica, e uma época de seca com baixas umidades relativas e temperaturas de médias a altas. Entende-se que essas condições particulares afetam de forma mais agressiva, tanto as características executivas, como também a degradação dos materiais. O presente estudo busca definir e aplicar índices de deterioração de modo a quantificar os danos observados em edifícios com idades de 10 e 40 anos. Propõe-se uma análise dos resultados de degradação em fachadas a partir de duas metodologias diferentes que permitam quantificar o grau de deterioração em função das condições de exposição da fachada aos elementos climáticos, disposições e idade dos edifícios. Palavra Chave: fachadas, deterioração, danos I. INTRODUÇÃO Para que os sistemas de revestimentos apresentem desempenho aceitável quando submetido à ação direta das intempéries, (como a variação de temperatura, chuva dirigida, dentre outras), faz-se necessário efetuar estudos comparativos do comportamento em uso frente aos agentes atmosféricos que influenciam nas degradações em fachadas de edifícios.
O objetivo deste estudo consiste em avaliar o nível de degradação das fachadas para o caso de dois edifícios com idades de 10 anos e 40 anos situados na região de Brasília, Brasil, a partir de duas metodologias: Gaspar e Brito [2011] para o cálculo do nível geral de degradação (NGD) e Tagushi [2009] para o cálculo do índice de performance (IP) de fachadas de edifícios. A primeira metodologia avalia e quantifica detalhadamente o dano, através de sua extensão e nível de gravidade, enquanto a segunda estima e classifica percentualmente o nível de dano através do índice de performance antes e depois de intervenções nas fachadas. Neste contexto, pretende-se avaliar o nível de degradação das fachadas vistoriadas pela equipe do Laboratório de Ensaio de Materiais - LEM da Universidade de Brasília que vem desenvolvendo uma metodologia de estudos dos padrões de degradação de fachadas de edifícios em Brasília. II. DEGRADAÇÃO EM FACHADAS DE EDIFÍCIOS Diversos estudos relatam a importância do estudo da degradação em fachadas. Bauer et al [2011] efetuaram uma avaliação de caráter quantitativo da degradação em fachadas em função do índice de defeitos, considerado eficiente para caracterizar a extensão da degradação das fachadas de edifícios de Brasília. As fachadas das edificações estão sujeitas a condições de exposição que podem variar de acordo com o clima e micro-clima da região onde estão localizadas. Matos e Lima [2006] colocam que os fatores ambientais de degradação que mais afetam as fachadas são as variações térmicas, o efeito do vento e das chuvas e as contaminações. III. METODOLOGIAS PARA ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO EM FACHADAS Neste estudo foram utilizadas duas propostas para determinação do nível geral de degradação de fachadas. A primeira metodologia (M1) foi proposta por Gaspar e Brito [2011] e a segunda metodologia (M2) foi proposta por Tagushi [2010]. Os edifícios analisados foram classificados em A e B [Figura 1] com idades de 10 anos e 40 anos, respectivamente. Para ambas as metodologias foram analisadas a idade do edifício e a influência da incidência solar nas fachadas. Figura 1 (A) vista panorâmica dos edifícios A e (B) edifício B.
1. Metodologia 1 (M1) Nível geral de degradação (NGD) GASPAR e BRITO [2011] Para estabelecer um modelo do nível geral de degradação NGD das fachadas, Gaspar e Brito [2011] coletaram dados de 100 edifícios na região metropolitana de Lisboa, Portugal, escolhidos aleatoriamente e selecionados, a fim de selecionar os estudos de caso baseados nos seguintes critérios: edifícios com fachada rebocadas; sem registros conhecidos de deterioração de ações acidentais e; com registros das ações de manutenção efetuadas anteriormente ou a idade da construção. Manutenção e idade são consideradas indispensáveis para determinar o padrão de variação do NGD [equação 1] em função do tempo. A metodologia consiste em uma ferramenta simples para estimar a vida útil, além de permitir a incorporação dos resultados em metodologias que utilizam o método fatorial. (1) Onde, NGD - nível de degradação total, em porcentagem; A n - a área de uma fachada afetada por n defeitos, em metros quadrados; k n - nível de n defeito contido no intervalo (0, 1, 2, 3, 4); k - constante, equivalente ao nível da pior condição (k = 4); k a,n - importância relativa dos defeitos detetados; A r - superfície da fachada exposta, em metros quadrados. Em termos simplificados, o NGD é um parâmetro que mede o nível de deterioração em relação a um referencial máximo de dano expresso pelo termo. Para obter o NGD para os casos estudados, os defeitos são ponderados pelo fator k a,n em função do nível de risco e custo da reparação dos defeitos. 2. Metodologia 2 (M2) Índice de performance geral (IP) TAGUSHI [2010] Tagushi [2010] desenvolveu em sua dissertação uma proposta de avaliação de desempenho das vedações verticais em alvenaria de blocos ou tijolos cerâmicos baseada em inspeções visuais, qualificando e classificando as patologias através de uma adaptação do método de identificação de deterioração fornecido pelo FIB [1998], originalmente proposto para estruturas de concreto. O método permite identificar os casos mais deteriorados através de um índice de performance do elemento (IP) para cada tipo de dano i no elemento inspecionado [equação 2], (2) Onde: IP - índice de performance do elemento; D - índice dos danos; B i - valor básico associado ao tipo de dano i; K 1i - fator da importância do elemento de vedação; K 2i - fator indicativo da intensidade do dano i; K 3i - fator indicativo da extensão do dano i; K 4i - fator indicativo da urgência de intervenção para o dano i. Quanto maior o IP, maior o nível de deterioração da fachada.
O parâmetro B i expressa o valor da importância relativa do tipo de dano em relação aos demais inspecionados com relação à segurança e/ou durabilidade do elemento inspecionado. B i varia entre 1 (manchas, falha de rejunte) e 2 (descolamento, destacamento e fissuras). O parâmetro K 1i expressa a importância do elemento dentro do contexto da edificação ou uma de suas partes (K 1i = 1, para alvenarias convencionais). O parâmetro K 2i é obtido através de critério de avaliação visual qualitativa [Tabela 1]. Tabela 1 Grau de danos [TAGUSHI, 2010, adaptado de FIB, 1998] Classe de severidade Grau Critério K 2i 0 Não detectado Não detectado na inspeção visual 0 1 Baixo, inicial Danos de médias dimensões 0,5 2 Médio, em propagação Danos de médias dimensões (<25%) 1 3 Alto e/ou ativo Danos de grandes dimensões (25~75%) 1,5 4 Muito alto ou crítico Danos muito grandes (>50%) 2 O fator K 3i é um indicativo da extensão dos danos, varia em quatro escalas de valores (0,5-1,0-1,5-2,0). O fator K 4i varia em função da urgência da intervenção em intervalos de 1 a 5. O IP pode ser classificado de acordo com a classe e o grau de deterioração [Tabela 2]. Tabela 2 - Classe de deterioração (TAGUSHI, 2010, adaptado de FIB, 1998] Classe Descrição da deterioração IP I Sem danos 0 à 5 II Baixo grau de deterioração 3 à 10 III Médio grau de deterioração 7 à 15 IV Alto grau de deterioração 12 à 25 V Grave grau de deterioração 22 à 35 VI Crítico grau de deterioração >= 30 O método proposto por Tagushi [2010] forneceu uma importante ferramenta para a padronização na avaliação de patologias das edificações possibilitando estabelecer uma classificação dos elementos ou mesmo das edificações quanto à severidade dos danos. III. RESULTADOS Os resultados do nível de degradação para as fachadas analisadas mostram o comportamento das fachadas em relação às duas metodologias analisadas (M1 e M2) e em relação às direções de exposição (Nordeste-NE, Sudeste-SE e Noroeste-NO) [Figura 1] e [Figura 2]. Cabe enfatizar que as orientações solares de maior incidência em Brasília variam de leste, norte a oeste.
Figura 1 Resultados da degradação geral para edifícios A (10 anos) e B (40 anos) em função da orientação solar utilizando o NDG para M1. Observa-se da Figura 1, que a metodologia M1 foi capaz de distinguir nitidamente a degradação em função da idade. O NGD médio de 10 anos foi de 10% e o de 40 anos foi de 30%. Identificou-se também que para o edifício B (40 anos), nitidamente a fachada NO (noroeste) apresentou maior valor de degradação (NGD), sendo clara a influência da incidência solar sobre essa fachada. Já para o edifício A, não houve uma fachada mais crítica, sendo a degradação das mesmas de mesma ordem de grandeza. Isso pode ser atribuído, provavelmente, ao menor índice de degradação observado, não havendo ainda influencia mensurável dos diferentes níveis de exposição ao sol. Figura 2 Resultados dos índices de performance para edifícios A (10 anos) e B (40 anos) em função da orientação solar utilizando o IP para M2. A Figura 2 apresenta os resultados observados da metodologia M2. Observa-se para o caso do edifício B, que a fachada NO foi a de maior degradação (superior a média).para o edifício A, os valores observados foram convergentes à média. Identificou-se também que o índice de performance (IP) foi sensível à idade e degradação dos 2 edifícios em estudo.
Comparando-se as metodologias M1 e M2 observa-se que ambas identificaram com precisão os diferente níveis de degradação em relação à idade. Para o edifício A (10 anos) ambas as metodologias obtiveram resultados muito similares, tanto no valor médio, como também nas diferentes orientações solares. Para ao edifício B, ambas as metodologias convergiram em relação à orientação mais crítica (NO), mas nas fachadas SE e NE houve discordâncias quanto ao nível de deterioração. III. CONCLUSÕES Do estudo efetuado, pode-se enumerar as seguintes conclusões principais: Em termos gerais, ambas as metodologias foram eficientes na avaliação da degradação em função da idade. Ambas metodologias detectaram a mesma fachada crítica de maior degradação para o caso do edifício B, mostrando a potencial aplicabilidade das mesmas. As principais diferenças entre os resultados observados, nas duas metodologias, advém da forma de ponderação e cálculo dos principais fatores e agentes de deterioração. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAUER, E., KRAUS, E., ANTUNES, G.R, e LEAL, F. E. Identification and quantification of failure modes of new buildings façades in Brasília. Proceedings of the 12th International Conference on Durability of Building Materials and Components (XII DBMC). [Físico e CD ROM]. Porto: 2011. ISBN: 978-972- 752-132-6 GASPAR, P. L. e BRITO, J. The perception of damage on rendered façades. Proceedings of the 12th International Conference on Durability of Building Materials and Components (XII DBMC). [Físico e CD ROM]. Porto: 2011. ISBN: 978-972-752-132-6 MATOS, V. C. M e LIMA, M. G. Manual para Avaliação de Fachadas Importância da Avaliação dos Fatores Ambientais de Degradação. XI Encontro Nacional de Tecnologia no Ambiente Construído. ENTAC. Santa Catarina, Brasil, 2006. TAGUSHI, M. K. Avaliação e qualificação das patologias das alvenarias de vedação nas edificações. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Paraná, Paraná, Brasil, 2010.