Variabilidade da degradação de fachadas com revestimento cerâmico em edifícios de Brasília, Brasil

Degradation variability of facades with ceramic coating on buildings in Brasília, Brazil

Resumo

Fachadas com revestimento cerâmico são amplamente utilizadas em edifícios devido à sua durabilidade, resistência às intempéries e estética atraente. Ao longo do tempo, essas fachadas estão sujeitas a diversos fatores que podem causar anomalias, afetando sua aparência e desempenho. Diferentes graus de proteção e exposição a agentes de degradação, bem como a variabilidade da qualidade dos materiais e processos construtivos levam a uma degradação diferenciada ao longo da fachada. O objetivo da pesquisa é o estudo da variabilidade da degradação ao longo da fachada, como ela se apresenta e quais os principais fatores responsáveis. A pesquisa parte de uma base de dados, desenvolvida a partir de inspeções em edifícios de Brasília, empregando o Método de Mensuração da Degradação (MMD. As análises são baseadas em indicadores de degradação. Os resultados mostram que há variabilidade da degradação decorrente de inúmeras variáveis. Edifícios mais antigos possuem maiores extensões de degradação. Observa-se que há variabilidade da degradação entre os andares da fachada da edificação, principalmente em relação ao sexto andar e topo, mostrando que a posição na fachada é fator significativo para o processo de degradação. A identificação de causas de degradação e de pontos mais vulneráveis da fachada permite o desenvolvimento de estratégias de projeto e manutenção adequadas.

Palavras-chave:
Fachadas; Revestimento Cerâmico; Variação da degradação; Patologias

Abstract

Ceramic coating finds are widely used in buildings due to their durability, weather resistance and attractive aesthetics. Over time, these facades are subject to various factors that can cause anomalies, affecting their appearance and performance. Different degrees of protection and exposure to degradation agents, as well as the variability in the quality of materials and construction processes lead to different degradation along the facade. The objective of the research is to study the variability of degradation along the facade, how it appears and which are the main factors responsible. The research is based on a database, developed from inspections of buildings in Brasília, using the Degradation Measurement Method (MMD. The analyzes are based on degradation indicators. The results show that there is variability in degradation resulting from numerous variables. Older buildings have greater extents of degradation. It is observed that there is variability in degradation between the floors of the building's facade, mainly in relation to the sixth floor and top, showing that the position on the facade is a significant factor in the degradation process. The identification of causes of degradation and the most vulnerable points of the facade allows the development of appropriate design and maintenance strategies.

Keywords:
Facades; Ceramic Coating; Degradation variation; Pathologies

Introdução

Edifícios são sistemas complexos compostos por vários elementos relacionados, coordenados e integrados. A fachada faz parte da envoltória do edifício e juntamente à cobertura é responsável pela separação do interior do edifício do meio exterior (Cóias, 2007). Elas exercem papel de extrema importância para a edificação no que diz respeito ao desempenho e durabilidade, porém, estão entre os elementos mais susceptíveis à degradação devido a sua exposição aos agentes de degradação externos climáticos como radiação solar, chuva e vento (Carretero-Ayuso; Moreno-Cansado; García-Sanz-Calcedo, 2019; Pedroso et al., 2020; Souza; Bauer, 2016).

As fachadas com revestimento cerâmico são amplamente utilizadas em todo o mundo devido às suas propriedades técnicas e estéticas. Os revestimentos cerâmicos são compostos por placas cerâmicas aderidas à estrutura do edifício, formando uma camada protetora que pode ser aplicada em diferentes tipos de substratos, como concreto, alvenaria ou metal. Esses revestimentos são conhecidos por sua durabilidade, resistência à umidade, variações de temperatura e radiação solar, além de sua estética atraente (Castro et al., 2023; Gaspar, 2017; Magos et al., 2016).As fachadas são projetadas para serem utilizadas por um determinado período (vida útil), desempenhando todas as funções para as quais foram projetadas, sem custos de manutenção excessivos. No entanto, ao longo do tempo, fatores como exposição a agentes de degradação podem causar degradação, afetando sua aparência, desempenho, durabilidade, além de trazer riscos à segurança dos usuários (Andrade; Bauer; Souza, 2023; Silva; Brito; Gaspar, 2016).

O processo de degradação de fachadas é causado pela ação dos agentes de degradação e pode ocorrer por diferentes mecanismos, dependendo dos agentes agressores presentes no ambiente, da sua intensidade e das condições de instalação e manutenção do revestimento (Andrade; Kardec; Bauer, 2021; Souza et al., 2018; Yiu; Ho; Lo, 2007; Zurbriggen; Herwegh, 2016).Os agentes de degradação são fatores ambientais, químicos, físicos ou biológicos que podem causar danos aos materiais ao longo do tempo. Esses agentes podem ser externos, como a ação da chuva, do vento, da radiação solar, poluição, impactos ou ser internos, como o desgaste devido ao uso (ASTM, 1996; Santos, 2018).

Os mecanismos de degradação são os processos pelos quais esses agentes atuam nos materiais, causando alterações em suas propriedades físicas, químicas e mecânicas, resultando em defeitos e anomalias que afetam sua aderência, integridade e aparência. Esses mecanismos estão associados a estrutura e composição química dos materiais que compõem os elementos, sendo diferente para cada tipo de material. Alguns exemplos de mecanismos de degradação são a corrosão, a erosão, a abrasão, a variação térmica, a fadiga, a fissuração, a oxidação, a degradação química e biológica, descolamento e manchamento (ASTM, 1996; Colen, 2009). Os mecanismos de degradação podem estar associados aos agentes, bem como a outros mecanismos, como o caso do descolamento que pode ser originado ou intensificado pela fissuração (Bauer; Souza; Mota, 2021).

Com a incidência de agentes e mecanismos, se inicia a manifestação de anomalias na fachada, problemas ou defeitos que podem surgir durante a instalação, manutenção ou uso do sistema de revestimento cerâmico, incluindo descolamento das placas cerâmicas, fissuração, falhas em juntas, manchas, desbotamento, entre outros problemas (Carretero-Ayuso et al., 2021; Pereira et al., 2020; Silvestre; Silva; de Brito, 2015). Diversos autores buscam estudar as principais anomalias de fachadas com revestimento cerâmico. Em seus trabalhos, constata-se que o descolamento cerâmico é a mais recorrente e em seguida fissuras, independentemente da localização ou zona da fachada avaliada (Almeida et al., 2021; Ferreira et al., 2019; Piazzarollo, 2019; Silva; de Brito; Gaspar, 2012; Souza; Bauer, 2016). A Figura 1 apresenta as principais manifestações patológicas do sistema de revestimento cerâmico.

O estudo dos processos de degradação da envoltória é uma tarefa complexa pois envolve vários fatores e exige experiência do profissional da engenharia para análise dos sistemas e subsistemas formados. Destaca-se que as variabilidades das condições de degradação das fachadas são influenciadas pelas diversas condições de sensibilidade e exposição da mesma aos agentes de deterioração (Carretero-Ayuso; Sáez-Pérez, 2021; Colen, 2009). Além disso, a utilização de diferentes materiais, com diferentes características e propriedades, exerce influência nos processos de degradação, uma vez que o mecanismo de degradação será diferente. Compreender essa variabilidade é fundamental para a identificação de causas e o desenvolvimento de estratégias eficazes de inspeção e manutenção (Ballesteros; Lordsleem Junior, 2021; Bordalo et al., 2011; Ruiz et al., 2021; Silva; Brito; Gaspar, 2016; Souza et al., 2018, 2020).

Figura 1
Principais manifestações patológicas do sistema de revestimento cerâmico: (a) Descolamento cerâmico, (b) fissuração, (c) falha nas juntas, (d) manchas

No caso da penetração de água, que é um dos principais mecanismos de degradação, a água pode infiltrar-se na fachada por meio de juntas mal executadas, fissuras, porosidades ou outras falhas no sistema de revestimento. A presença de umidade pode então interferir na aderência da argamassa de fixação, causando o descolamento das placas cerâmicas. O constante ciclo de aquecimento e resfriamento ao qual a fachada está submetida diariamente incrementa ainda mais o processo de degradação, por causar tensões diferenciais que pode levar a fadiga dos materiais, acarretando o surgimento de anomalias (Bauer et al., 2020; Wetzel et al., 2012).

A exposição aos agentes de degradação e seus mecanismos influenciam de formas diferentes o processo de degradação. Há outros aspectos, como a exposição e a questão de trechos mais ou menos abrigados em relação aos agentes, que causam uma heterogeneidade da degradação ao longo das fachadas. O objetivo da pesquisa é realizar o estudo sobre a degradação de fachadas com revestimento cerâmico, investigando se existe uma variabilidade da degradação em relação aos andares da fachada. Investiga-se como a variabilidade se apresenta e é tipificada, e o que leva a essa variabilidade, observando se há elementos preponderantes ou trechos de maior ou menor degradação. Isso possibilita identificar as condições em que as fachadas com revestimento cerâmico são mais propensas a se degradar, bem como determinar a vida útil do revestimento e estratégias de manutenção mais adequadas.

Mensuração da degradação

A quantificação da degradação de fachadas com revestimento cerâmico pode ser realizada por meio de técnicas de inspeção visual, análise de amostras em laboratório e ferramentas de medição e monitoramento. É importante para avaliar o nível de risco e a necessidade de intervenção na fachada, contribuindo para a preservação do patrimônio construído e para a segurança e conforto dos usuários (Brasil; Zanoni, 2018). Para a quantificação da degradação são utilizados os índices de degradação de fachadas, medidas quantitativas que permitem avaliar o grau de deterioração do sistema de revestimento e do substrato (Ferreira et al., 2021a).

Para a medição e quantificação da degradação há o Método de Mensuração da Degradação (MMD), desenvolvido pelo Projeto Degradação de Edifícios: Mensuração e Modelação (DMM Project). O MMD consiste em um conjunto de procedimentos de investigação e análise que permitem obter índices de quantificação de degradação. As quantificações são baseadas no estudo de anomalias e regiões degradadas (Bauer; Castro; Silva, 2015; Bauer; de Souza; Piazzarollo, 2020). Além de estudos de Brasília, há investigações em diferentes regiões do país que validam a aplicação desse método, como no Espírito Santo (Pacheco; Vieira, 2017) e no Rio Grande do Sul. Em Portugal, é proposto um método por Gaspar e de Brito (2008) para mensuração da degradação de fachada bastante consolidado e utilizado em diversas investigações (Gaspar, 2017; Silvestre; Silva; de Brito, 2015). São definidos alguns passos básicos na Figura 2, para aplicação do MMD.

Para a inspeção de campo utiliza-se técnicas de captura e ortogonalização de imagens digitais, varredura a laser, termografia infravermelha e inspeção física, quando necessário. Os dados coletados podem incluir informações como a idade do revestimento, as condições de limpeza e manutenção, a presença de fissuras, descolamentos, mancha ou outros sinais de degradação (Costa, 2014; Santos et al., 2018; Silva, 2014; Souza et al., 2018). As anomalias observadas são classificadas em quatro grupos principais (descolamento, fissuras, falhas em juntas e manchas). Esta definição é sustentada por extenso estudo de caracterização da fachada de anomalias desenvolvido pelo DMM Project (Bauer; Souza, 2022; de Andrade; Bauer; Souza, 2023; Ramos; Bauer, 2022).

O método MMD, possui uma particularidade da amostragem que é a divisão da fachada em amostras de fachada, como na Figura 3a. Diferentemente, em outros estudos, vários métodos quantificam a degradação de toda a fachada, ou seja, trata toda a fachada como amostra única (Galbusera; Brito; Silva, 2014; Magos et al., 2016; Prieto; Silva, 2020). No MMD, o uso da segmentação das fachadas em amostras e a sua análise em particular, permite investigações mais específicas como: Avaliar e definir zonas preferenciais de degradação (Piazzarollo, 2019), observar a variabilidade da degradação ao longo da fachada (Rodrigues Neto; Bauer, 2022a) e comparar diferentes comportamentos de elementos arquitetônicos (fachada contínua, empenas, sacadas e escadas) (Bauer; de Souza; Piazzarollo, 2020).

Figura 2
Passo a passo do MMD

Figura 3
(a) Exemplo da definição de amostras de fachada; (b) Mapeamento de danos

Para a definição das amostras, há uma padronização de critérios, o que é interessante para comparar os resultados entre edifícios com projetos diferentes. Este procedimento de divisão possibilita a criação de amostras mais homogêneas para facilitar a avaliação da degradação. Após definidas as amostras, as etapas seguintes são a inspeção, identificação, mapeamento de anomalias (Figura 3b) e a quantificação da degradação é expressa em termos de áreas degradadas da amostra (Bauer et al., 2020; Souza et al., 2016).

A quantificação da degradação pode ser realizada por meio de indicadores como o Fator Geral de Degradação (FGD) (Bauer; Souza, 2022; Souza et al., 2016). O FGD é o indicador global de avaliação da degradação aplicado à realidade das condições de construção, exposição e uso de edifícios. É uma medida que quantifica o grau de deterioração do sistema de revestimento cerâmico. A partir do FGD, é possível fazer análises da evolução dos processos de degradação das fachadas em função do tempo. Ele pode ser determinado por meio de uma avaliação visual da fachada, que permite identificar as anomalias presentes em diferentes áreas da fachada. Cada anomalia pode ser classificada de acordo com sua gravidade e sua extensão, sendo atribuída a ela um peso em função de sua importância e do risco que representa para a fachada. A soma das áreas degradadas por cada anomalia identificada na fachada, ponderada pelos índices de gravidade e representatividade, resulta no fator geral de degradação (Bauer; Souza, 2022), conforme Equação 1.

$\mathit{FGD}=\frac{{\sum }_1^n(A_{\mathit{an}\left(n\right)}\times \mathit{Gn}\times {\mathit{RI}}_{\left(n\right)})}{A\times \sum G_{\mathit{max}}}$ Eq. 1

Onde:

n é o grupo de anomalia (n=1 Descolamento, n=2 Fissuras, n=3 Juntas, n=4 Manchas);

Aan(n) é a área danificada por uma anomalia do grupo n (m²);

Gn é o fator de gravidade da anomalia (Bauer; Souza, 2022);

RI é um fator de ponderação da importância relativa de cada anomalia (Bauer; Souza, 2022);

A é a área total da amostra da fachada (m²); e

Gmax é a soma dos fatores de severidade máxima alcançados pelas anomalias equivalente ao valor de 14.

Vários autores discutem a associação do FGD com modelos de vida útil. Nas pesquisas desenvolvidas a partir da base de dados do DMM Project é possível associar o valor de FGD igual a 0,05 como valor limite de vida útil, a partir do qual o estado de degradação se torna inaceitável (Bauer; De Souza; Piazzarollo, 2020; Souza, 2019; Souza; Piazzarollo; Bauer, 2019; Souza; Bauer, 2020). Essa definição embasa toda a formulação para a estimativa de vida útil e converge com valores similares na literatura internacional (BCIS, 2001; Shohet; Paciuk, 2004).

O processo de degradação de fachadas com revestimento cerâmico pode ser dividido em duas fases, de acordo com o grau de deterioração. A primeira fase é a de iniciação, para valores de FGD inferiores a 0,05, onde ocorrem os primeiros sinais de danos na superfície do revestimento cerâmico até o final da vida útil. A segunda é a fase de propagação, para valores superiores a 0,05, com o agravamento dos danos, que se espalham pela superfície do revestimento cerâmico, atingindo camadas mais profundas da estrutura (Bauer; Souza, 2022; Bauer; Souza; Mota, 2021). O nível de degradação, investigado pelas fases de iniciação e propagação, mostra que os padrões de degradação mudam e são controlados de forma diferenciada (Bauer; Souza, 2022; Bauer; Souza; Mota, 2021; Souza et al., 2022).

Método

Para a identificação e quantificação da variabilidade da degradação no decorrer da fachada, realiza-se análises a partir de um conjunto de edifícios estudados sob condições em serviço, aplicando o Método de Mensuração da Degradação (MMD) e posteriormente fazendo uso de ferramentas estatísticas. A degradação medida nestas condições permite estudos relevantes e direcionados a respeito do processo de degradação, bem como entender e propor hipóteses que justifiquem a variabilidade da degradação.

Seleção das amostras e variáveis analisadas

Baseado em uma análise preliminar da variabilidade e critérios como idade, altura, localização geográfica e nível de degradação, são selecionadas 65 amostras com distribuição de idade entre 20 e 45 anos, buscando edifícios da base de dados desenvolvida pelo DMM Project com degradação mais perceptível.

Os edifícios utilizados são de Brasília, cidade situada no centro do Brasil, com coordenadas geográficas 15,78ºS e 47,92ºO, conforme Figura 4, apresentando clima tropical com inverno seco e está situada na zona bioclimática 4 (Maciel, 2002). Nascimento (2016) referem que cerca de 39% das horas do ano apresentam alta umidade relativa (acima de 75% de HR) e uma temperatura média de 21,1°C.

A cidade de Brasília é reconhecida pela qualidade de sua arquitetura e urbanismo, especialmente por serem considerados “Patrimônio Nacional” e “Patrimônio Cultural da Humanidade” pela UNESCO. Seus edifícios residenciais são implantados isoladamente uns dos outros e são limitados a altura máxima de seis pavimentos. Os edifícios são caracterizados por fachadas de revestimento cerâmico aderido, presença de pilotis, alvenaria de blocos cerâmicos e estrutura de concreto armado. Essa padronização de características e tecnologia construtiva permite a comparação de edifícios de diferentes idades e com diferentes graus de exposição aos agentes de degradação. É importante ressaltar que os dados são condicionados por essa tipicidade dos edifícios utilizados, bem como às características do clima local, processo construtivo regional e normas técnicas vigentes no país, e comparações entre resultados de base de dados diferentes devem ser avaliadas com muito cuidado.

As fachadas são divididas em várias amostras (Figura 3a), sendo esta subdividida em andares. As divisões e subdivisões da fachada são apresentadas na Figura 5. A pesquisa analisa a variabilidade da degradação para os andares do edifício (sendo 6 andares e mais o topo).

As variáveis dependentes correspondem ao nível de degradação e nos seus resultados são aplicadas ferramentas estatísticas para análise da variabilidade, na busca de identificar os fatores responsáveis por essa diferenciação. Busca-se a variabilidade desses índices em relação as variáveis independentes citadas nessa etapa. A análise da variabilidade da degradação é proposta para as posições em relação à altura da fachada, identificadas pelos andares. Complementando, tem-se como variável independente a orientação cardeal das fachadas (Norte, Sul, Leste e Oeste), possibilitando análise da variabilidade em relação ao grau de exposição aos agentes. A investigação da variabilidade também é realizada para as fases de iniciação e propagação.

Figura 4
Localização geográfica da cidade de Brasília

Figura 5
Divisão da fachada em amostras e subdividida em andares

A partir do processo investigativo da variabilidade da degradação nos edifícios selecionados, conclusões a respeito de um padrão de comportamento da degradação de fachadas com revestimento cerâmico são requeridas. OQuadro 1 resume as variáveis analisadas.

Cálculo dos indicadores de degradação

Fator geral de degradação no andar

Devido a sistematização dos dados, as informações fornecidas pelo MMD permitem avaliar a degradação com diferentes perspectivas, como a investigação da distribuição da degradação por andar. Nesta pesquisa a degradação da fachada é analisada em diferentes alturas em que surgem e são desenvolvidas as anomalias. A altura é dividida por andar, como foi retratado na Figura 3. A avaliação da degradação nos andares é realizada por meio do indicador de degradação Fator Geral de Degradação do Andar (FGDa), conforme Equação 2.

$\mathit{FGDa}=\frac{{\sum }_1^n(A_{\mathit{andar}\left(n\right)}\times \mathit{Gn}\times {\mathit{RI}}_{\left(n\right)})}{(A_{\mathit{andar}\left(t\right)}\times \sum G_{\mathit{max}})}$ Eq. 2

Onde:

n é o grupo de anomalia (n=1 Descolamento, n=2 Fissuras, n=3 Falha nas Juntas, n=4 Manchas);

Aandar(n) é a área danificada do andar por uma anomalia do grupo n (m²);

Gn é o fator de gravidade da anomalia (Bauer; Souza, 2022);

RI é um fator de ponderação da importância relativa de cada anomalia (Bauer; Souza, 2022);

Aandar(t) é a área total do andar em análise da amostra da fachada (m²); e

Gmax é a soma dos fatores de severidade máxima alcançados pelas anomalias equivalente ao valor de 14.

O FGDa é uma aplicação da Equação 1, restrita a cada andar da amostra, possibilitando calcular o FGD de cada andar e investigar a variabilidade. Este indicador avalia a degradação por andar, levando em consideração a influência e a importância de cada tipo de anomalia presente no fenômeno de degradação. Valores mais altos de FGD identificam maior degradação por diferentes anomalias na amostra da fachada analisada. Maior FGDa também indica maior degradação no andar da amostra. A Tabela 1 apresenta alguns exemplos de como os resultados para o FGDa são organizados.

Quadro 1
Variáveis analisadas

Tabela 1
Exemplo dos resultados de FGDa de cada andar para três amostras

Amostra	FGD	FGDa(1)	FGDa(2)	FGDa(3)	FGDa(4)	FGDa(5)	FGDa(6)	FGDa(topo)
A6.4	0,1049	0,1818	0,1484	0,1358	0,1714	0,1515	0,1455	0,3307
A28.12	0,1456	0,0325	0,0584	0,0357	0,1351	0,1732	0,2286	0,2130
A29.2	0,0624	0,0115	0,0518	0,1334	0,0294	0,1336	0,1375	0,0725

Índice de degradação do andar

A degradação é diferenciada tanto em função da exposição aos agentes como também em função da idade do edifício. Para se poder avaliar e comparar situações de diferentes níveis de degradação e poder investigar a sua variabilidade, é necessário a normalização do FGDa. Dessa forma, utiliza-se o indicador Índice de degradação do andar (IDa) obtido através da razão entre o FGDa e o FGD da amostra em que o andar está inserido, conforme Equação 3, possibilitando padronizar os resultados e a comparação de todos os dados.

$\mathit{IDa}=\frac{\mathit{FGDa}}{\mathit{FGD}}$ Eq. 3

Onde:

IDa é o Índice de degradação do Andar;

FGDa é o Fator Geral de Degradação do Andar; e

FGD é o Fator Geral de Degradação da amostra.

A Tabela 2 apresenta alguns exemplos de resultados de IDa para três amostras.

Análise da variabilidade

Para análise da variabilidade, utiliza-se de ferramentas estatísticas e medidas de dispersão para as amostras selecionadas. A Análise de Variância (ANOVA) é realizada utilizando todos os resultados de IDa para avaliar se existe uma diferença significativa entre as médias da degradação para as variáveis comparadas. Todos os resultados de IDa de um mesmo andar representam um grupo, ou seja, tem-se sete grupos para os cálculos da ANOVA. A ANOVA segue o modelo geral representado pela Equação 4:

$\mathit{Yij}=\mathit{\mu }+\mathit{\alpha i}+\mathit{\epsilon ij}$ Eq. 4

Onde:

Yij é valor da variável resposta na j-ésima observação do i-ésimo tratamento;

µ é a média geral de todos os tratamentos; αi é o efeito do i-ésimo tratamento; e

εij é o erro aleatório (residual).

A Análise de Variância é realizada através da tabela ANOVA padrão, conforme modelo ilustrado no Quadro 2, onde se obtém os resultados do Fcalc e P-valor, indicadores que possibilitam a verificação da existência de variabilidade.

Se o valor de Fcalculado pelo Teste F for maior que o Fcrítico ou se P-valor for menor que 0,05, pelo teste de hipóteses, tem-se que a hipótese nula de igualdade entre as médias (H0) é rejeitada com 95% de confiabilidade e há variabilidade entre os fatores analisados, conforme explicado na Quadro 3. Nos casos em que se identifica variabilidade, são realizados Testes T-Student para verificar quais os grupos que se divergem significativamente entre si por meio da comparação entre as médias (Montgomery; Runger, 2018; Snedecor; Cochran, 1989). Por exemplo, na investigação da variabilidade dos andares, é realizada a Análise da Variância, onde todos os resultados de IDa para verificar se a degradação de algum andar é diferente de qualquer outro; caso confirme a diferenciação, segue com os testes T-student entre dois andares (agrupamentos dois a dois) para constatar quais andares que realmente diferem entre si.

Tabela 2
Exemplo dos resultados de IDa de cada andar para três amostras

Amostra	FGD	IDa(1)	IDa(2)	IDa(3)	IDa(4)	IDa(5)	IDa(6)	IDa(topo)
A6.4	0,1049	1,7334	1,4144	1,2949	1,6343	1,4445	1,3867	3,1528
A28.12	0,1456	0,2230	0,4015	0,2454	0,9279	1,1896	1,5703	1,4632
A29.2	0,0624	0,1845	0,8303	2,1381	0,4705	2,1411	2,2038	1,1622

Quadro 2
Tabela padrão ANOVA

Quadro 3
Teste de hipóteses

Resultados e discussões

A degradação de fachadas com revestimento cerâmico é um problema recorrente na construção civil e o estudo da sua variação é complexo pois ela está diretamente relacionada a diversos fatores. A partir da análise realizada, é possível identificar e quantificar a variabilidade da degradação de fachadas em relação aos andares. O estudo da variabilidade da degradação busca entender e explicar comportamentos que definem tendências. Nesta abordagem, o trabalho traz resultados da degradação e sua variabilidade nos andares da fachada.

Análise da degradação por meio do Fator Geral de Degradação (FGD)

A Figura 6 apresenta a distribuição das frequências dos resultados de Fator Geral de Degradação (FGD) para as amostras selecionadas para este estudo por meio de histograma. Apenas 22 amostras se encontram na fase de iniciação da degradação, com valores de FGD até 0,05. As outras 43 amostras estão na fase de propagação. Através da distribuição dos resultados, observa-se um comportamento exponencial, que é padrão e esperado para avaliações de degradação de fachadas (Silva, 2014; Souza, 2016). Valores mais altos à esquerda indicam uma maior frequência para valores menores de degradação. Observa-se que os valores vão reduzindo à medida que aumenta o nível de degradação.

Os edifícios utilizados nesse trabalho encontram em idades superiores a 20 anos, sendo provável que a maioria já apresentasse uma maior extensão de anomalias, refletindo em maiores valores de FGD (maiores que 0,05), visto que a degradação é um processo espontâneo e natural que aumenta no decorrer do tempo (Bochen; Nowoświat, 2019; Santos, 2018).

A Figura 7 apresenta a distribuição dos resultados de Fator Geral de Degradação (FGD) para as amostras, divididas em dois grupos de idades. Observa-se que nos dois grupos de idades há valores baixos e valores elevados para degradação, que pode ser justificado pelo fato de se ter fachadas abrigadas ou desabrigadas em ambos os grupos. A diferença observada entre os valores de cada grupo são os máximos e mínimos, onde tem-se o extremo inferior de degradação no grupo de edifícios mais jovens e o extremo superior nos edifícios mais velhos. Observa-se também diferenciação entre a degradação das amostras de acordo com a idade, quando se analisa a frequência do número de ocorrências para níveis altos ou baixos de degradação.

Para os edifícios com idades variando entre 20 e 35 anos, observa-se valores de FGD abaixo de 0,15 com uma parte representativa abaixo do limite de vida útil de 0,05. Edifícios mais antigos, com idades entre 36 e 50 anos, apresentam maior número de casos com valores acima de 0,05, com a grande maioria superiores a 0,10 e algumas amostras ultrapassando a marca de 0,20, ou seja, mais de quatro vezes maior que o limite considerado como o aceitável para vida útil. Bauer e Castro (2015) afirmam que os danos apresentados em edifícios com idades jovens, se não tratados, podem evoluir para processos progressivos de degradação em idades mais avançadas, refletindo nos maiores níveis de degradação dos edifícios mais antigos.

Figura 6
Histograma de resultados de FGD das amostras

Figura 7
Gráfico do FGD para os grupos de idades

A análise para orientação apresentada na Figura 8, mostra que a distribuição da degradação não ocorre de forma uniforme para todas as orientações. As orientações Norte e Oeste apresentam valores altos de FGD para a grande maioria das amostras. A orientação Leste apresenta valores de FGD extremos, sejam eles muito altos ou muito baixos. Sul apresenta valores distribuídos em todos os níveis de degradação.

De acordo com a Figura 8, para a orientação Leste, observa-se mais da metade das amostras com valores abaixo de 0,05, diferente das orientações Norte e Oeste, que apresentam predominantemente casos acima desse valor. A orientação Sul apresenta uniformidade em relação ao número de ocorrências para cada nível de degradação. Em todas as orientações há valores elevados e valores abaixo de 0,05 para FGD, logo, não é apenas a orientação que condiciona a variação da degradação.

As tendências diferentes de comportamentos para cada orientação são resultantes do grau de exposição aos agentes de degradação de cada fachada (Souza, 2016). É importante ressaltar que o comportamento de degradação das orientações muda no decorrer das idades. Isso denota o caráter cumulativo das ações dos agentes sobre o edifício. É possível observar nitidamente que as orientações com maior incidência dos agentes climáticos, particularmente incidência solar, são as mais degradadas, como no caso da orientação Norte (Zanoni, 2015). De acordo com Nascimento (2016) em investigações utilizando simulação higrotérmica, no período chuvoso de Brasília, as maiores ocorrências de chuva dirigida incidem sobre as fachadas Norte e Oeste e no seco sobre as orientações Sul e Leste (menor quantidade).

Observa-se a presença de amostras com diferentes níveis de degradação, desde baixo até alto, para todas as orientações e todos os grupos de idades. Essa variabilidade pode ocorrer devido a resposta do edifício à ação dos diferentes agentes de degradação e diferentes intensidades, bem como o fato das fachadas poderem estar protegidas ou desprotegidas (Carretero-Ayuso et al., 2021; Silva; De Brito; Gaspar, 2018).

Degradação nos andares

Fator geral de degradação no andar

Os resultados de degradação obtidos a partir da aplicação da Equação 2 para cada andar das amostras são apresentados na Figura 9, onde é possível visualizar o perfil da degradação nos andares. Observa-se de forma evidente que há variabilidade da degradação entre as orientações cardeais e que também há diferenciação da degradação entre os andares dentro de uma mesma orientação.

A partir da observação dos gráficos, verifica-se maior magnitude do índice para o topo em quase todas as orientações, com exceção da Oeste. Os menores valores de FGDa são vistos para orientação Leste, e os maiores para Norte, seguida pela Oeste. Observa-se menor variabilidade entre os valores para a orientação Leste. A homogeneidade da degradação entre os andares 2, 3, 4 e 5 é observada através desse índice. A medida obtida pelo indicador FGDa pode ser associada ao FGD, representando a contribuição dos pavimentos no processo de degradação e verificação dos andares mais e menos degradados para cada amostra.

Figura 8
Resultados do FGD para cada orientação

Figura 9
Gráficos do Fator Geral de Degradação do Andar (FGDa): (a) FGDa para amostras da orientação norte; (b) FGDa para amostras da orientação sul; (c) FGDa para amostras da orientação leste; (d) FGDa para amostras da orientação oeste

O comportamento da variabilidade para o índice FGDa, bem como sua magnitude podem ser verificados na Tabela 3. Os valores de coeficientes de variação confirmam a variabilidade identificada visualmente pelos gráficos da Figura 9. Os menores valores de coeficiente de variação ocorrem para a orientação Leste. Os maiores valores médios de FGDa são encontrados para orientações Norte e Oeste, assim como os maiores valores de máximos.

Índice de degradação do andar

O estudo associado aos andares busca investigar a degradação nas posições da fachada em relação as alturas. O IDa avalia o nível de degradação do andar em relação a degradação da amostra. Quanto mais próximo do valor 1, significa que a degradação do andar é similar à da amostra. Valores menores indicam que ela é inferior e valores maiores, que a degradação do andar é mais representativa em relação à degradação da amostra. Nessa análise, é possível identificar em quais andares a degradação é mais ou menos significativa.

A Figura 10 apresenta os resultados médios para o IDa de todos os andares. A partir desse índice, é possível comparar a variabilidade da degradação entre andares, padronizando em relação a degradação da amostra. Observa-se que há um crescimento do IDa conforme sobe os andares.

Tem-se o topo como o pavimento de maior Índice de Degradação do Andar, seguido pelo sexto andar. Andares mais baixos como o primeiro, apresentam os menores valores para o IDa. A associação entre a degradação medida pelo indicador IDa e o FGD da amostra permite observar a contribuição dos andares no processo de degradação. A homogeneidade da degradação entre os andares 2, 3, 4 e 5 também é observada através desse índice.

A análise da degradação por Orientação Cardeal permite verificar se diferentes localizações geográficas e exposições aos agentes de degradação climáticos alteraria o padrão observado anteriormente. Os resultados estão apresentados na Tabela 4 e mostram que para todas as orientações, a degradação segue o padrão geral de variabilidade entre andares, com maior IDa para o Topo e menor para o primeiro andar, com exceção da orientação Leste, que possui o segundo andar como o menos degradado.

Tabela 3
Medidas de dispersão do FGDa por orientação cardeal

Orientação	Medidas de dispersão	Andares
		1º	2º	3º	4º	5º	6º	TOPO
Norte	Média	0,1266	0,1286	0,1519	0,1308	0,1334	0,1239	0,1838
	Desvio padrão	0,0798	0,0782	0,0803	0,0900	0,0821	0,0866	0,1154
	Coeficiente de variação	1,5860	1,6439	1,8907	1,4531	1,6249	1,4308	1,5924
	Mínimo	0,0052	0,0217	0,0062	0,0175	0,0332	0,0143	0,0268
	Máximo	0,2857	0,2857	0,2857	0,2857	0,2857	0,2857	0,4366
Sul	Média	0,1011	0,1102	0,1204	0,1013	0,0912	0,1092	0,1327
	Desvio padrão	0,0743	0,0621	0,0613	0,0649	0,0636	0,0677	0,0971
	Coeficiente de variação	1,3609	1,7757	1,9620	1,5619	1,4326	1,6144	1,3665
	Mínimo	0,0138	0,0357	0,0065	0,0020	0,0124	0,0138	0,0154
	Máximo	0,2014	0,2043	0,2066	0,2144	0,2185	0,2305	0,3307
Leste	Média	0,0404	0,0346	0,0473	0,0446	0,0539	0,0674	0,0540
	Desvio padrão	0,0679	0,0564	0,0690	0,0597	0,0625	0,0583	0,0456
	Coeficiente de variação	0,5955	0,6134	0,6856	0,7468	0,8622	1,1563	1,1858
	Mínimo	0,0004	0,0017	0,0019	0,0017	0,0010	0,0046	0,0111
	Máximo	0,2122	0,1753	0,2172	0,1714	0,1857	0,1772	0,1848
Oeste	Média	0,1205	0,1376	0,1396	0,1283	0,1418	0,1713	0,1418
	Desvio padrão	0,0854	0,0921	0,1054	0,0608	0,0850	0,1060	0,0578
	Coeficiente de variação	1,4123	1,4940	1,3251	2,1119	1,6693	1,6158	2,4550
	Mínimo	0,0227	0,0052	0,0245	0,0337	0,0190	0,0175	0,0179
	Máximo	0,2635	0,2857	0,3117	0,2732	0,2554	0,2917	0,2211

Figura 10
Índice de Degradação médio para cada andar

Tabela 4
Índice de degradação do andar por orientação

Orientação	1º	2º	3º	4º	5º	6º	TOPO
Norte	1,2293	1,2392	1,5505	1,2317	1,3137	1,3885	1,8445
Sul	1,1323	1,5040	1,7006	1,2244	1,1424	1,4010	1,7258
Leste	0,6155	0,4761	0,7458	0,8965	1,1078	2,0897	2,2074
Oeste	0,9247	1,0317	1,0487	1,1784	1,0144	1,1719	1,2914

A Figura 11 apresenta os resultados médios do IDa obtidos para cada andar e por orientação cardeal. A análise dessa figura permite observar uma tendência crescente do IDa em função da altura. Sexto andar e topo apresentaram valores de IDa maiores, evidenciando a degradação desses andares em relação as amostras, principalmente para a orientação Leste. Andares mais baixos como primeiro, apresentaram os menores valores para o IDa, com valores mínimos para a orientação Leste. Para as orientações Norte e Sul, observa-se um aumento também da média de degradação para o terceiro andar.

O estudo da variabilidade da degradação ao longo das áreas da fachada traz resultados que auxiliam no entendimento e na busca de variáveis condicionantes do processo de degradação. A partir dos índices FGDa e IDa, verifica-se variabilidade da degradação entre os andares das fachadas. O topo é aquele com níveis mais altos de degradação e com maiores dispersões em relação aos outros andares. Pelo Índice de Degradação do Andar, observa-se que o nível de degradação de alguns andares é maior em relação a da sua amostra, como ocorre na maioria dos casos para o sexto andar e topo.

A maior incidência de chuva é observada no topo dos edifícios, levando a maiores variações térmicas, bem como se tornam áreas mais propensas a infiltrações de água, manchas e eflorescências (Bauer et al., 2015; Souza et al., 2016). Para o topo, há também deformações estruturais devido a incidência de radiação solar na cobertura. Essas regiões também estão mais expostas à chuva torrencial, que, associada a falhas e desprendimentos de juntas, pode aumentar a evolução e a ocorrência de mais anomalias (Bauer; Souza, 2022; Wetzel et al., 2012).

Piazzarollo (2019) constatou variabilidade da degradação nas diferentes zonas de fachadas com revestimento cerâmico. Silvestre e de Brito (2009) indicaram que são inúmeros os fatores que podem estar relacionados a degradação das fachadas, como erros de projetos e erros de execução. Observando os valores médios de IDa para cada andar dessa pesquisa, verifica-se que a variação da degradação também pode estar relacionada com as diferentes posições da fachada.

Análise estatística da variabilidade entre andares

Para estudo da variabilidade, ferramentas estatísticas, como Análise da Variância (ANOVA), são utilizadas, utilizando os valores de IDa para todos os andares (7 grupos) e todas as 65 amostras utilizadas no trabalho. A Tabela 5 apresenta um resumo com a média e variância de cada grupo e a Tabela 6 os dados gerais obtidos com a ANOVA.

Constata-se por meio do Teste-F que há variabilidade entre os andares do edifício com um nível de significância igual a 0,05, pois o valor de Fcalculado é maior que o Fcrítico, ou seja, rejeita-se a hipótese de médias iguais entre os grupos com 95% de confiabilidade, indicando a variabilidade entre eles. Por meio do teste T-student, são identificados os grupos de andares que variam entre si (Tabela 7). As combinações de andares que apresentam variações estatisticamente significativas estão assinaladas com um “V”. Aquelas combinações que os quadrados encontram vazios indicam que não há variabilidade entre os dois andares.

De forma geral, observa-se que a degradação dos andares localizados na posição mais inferior, não se diferenciam entre si e não há variação em relação aos andares do Centro da fachada. Já os andares superiores, sexto e topo, apresentam variabilidade com quase todos os outros andares. Sexto andar é o único que não apresenta variabilidade com o topo.

As anomalias despontam nos andares que apresentam maior exposição aos agentes. Avaliações similares associadas à inspeção, classificação, compreensão e diagnóstico de degradação que ocorrem em sistemas de revestimento cerâmico também são apresentadas por Gaião, de Brito e Silvestre (2012) e Magos et al. (2016). Portanto, os resultados corroboram a importância de considerar a altura e a exposição vertical ao avaliar a degradação das fachadas de edifícios, bem como para adotar estratégias de projeto, execução e manutenção.

Figura 11
Índice de degradação do andar por Orientação

Tabela 5
Medidas de dispersão entre andares

Grupo	Contagem	Soma	Média	Variância
1º	65	64,4875	0,9921	0,5502
2º	65	71,1443	1,0945	0,5307
3º	65	84,8880	1,3060	0,8796
4º	65	73,9106	1,1371	0,7112
5º	65	75,0783	1,1551	0,4685
6º	65	99,1239	1,5250	1,2522
Topo	65	116,6863	1,7952	1,1925

Tabela 6
ANOVA para andares

Fonte da variação	SQ	gl	MQ	F	valor-P	F crítico
Entre grupos	31,14287	6	5,190478	6,505698	1,35E-06	2,118812
Dentro dos grupos	357,4304	448	0,797836	-	-	-
Total	388,5733	454	-	-	-	-

Tabela 7
Variabilidade entre andares

Andar	1	2	3	4	5	6	Topo
1	-		V			V	V
2		-				V	V
3	V		-				V
4				-		V	V
5					-	V	V
6	V	V		V	V	-
Topo	V	V	V	V	V		-

Análise da variabilidade da degradação por andar de acordo com a fase de degradação

As amostras foram segmentadas em dois grupos, iniciação e propagação, com base no valor de FGD da amostra, para a análise separada da variabilidade entre andares para cada fase de degradação. Os resultados indicam que há variabilidade entre os andares apenas para a fase de iniciação, conforme Tabela 8. O valor de Fcalculado é maior que o de Fcrítico e o p-valor é bem menor que 0,05, rejeitando a hipótese H0 de médias iguais com 95% de confiabilidade e comprovando que as médias dos andares para as amostras que se encontram na fase de iniciação não são iguais. Para a fase de propagação as médias são iguais e não há variabilidade da degradação por andar, considerando um nível de significância igual a 0,05.

Por meio do Teste t-student, verifica-se na Tabela 9 as combinações onde há variabilidade entre andares para a fase de Iniciação. Verifica-se que do primeiro ao quinto andar, há variabilidade em relação ao sexto andar e topo. O único andar que não apresenta diferença significativa com o topo é o sexto andar.

Tabela 8
ANOVA entres andares e por fase de degradação

Fases	F	valor-P	F crítico
Iniciação	7,390855	6,34E-07	2,160778
Propagação	1,099631	0,362544	2,129473

Tabela 9
Variabilidade entre andares para a fase de iniciação

Andar	1	2	3	4	5	6	Topo
1	-					V	V
2		-				V	V
3			-				V
4				-		V	V
5					-	V	V
6	V	V		V	V	-
Topo	V	V	V	V	V		-

Verifica-se que na fase de iniciação, a degradação começa de forma leve, pontual e pode atingir áreas específicas da fachada, logo a variabilidade da degradação por andar nesta fase é alta, com possibilidade de ser encontrar anomalias localizadas em apenas alguma posição ou zona da fachada (Bauer; de Souza; Piazzarollo, 2020). Já na fase de propagação, se observa degradação generalizada em toda extensão da fachada, refletindo nos resultados opostos, ou seja, não há variabilidade da degradação, porém, observa-se valores mais altos para os índices que representam a degradação das fachadas.

De forma complementar, observa-se que as amostras de edifícios mais novos estão classificadas na fase de iniciação e dos edifícios mais velhos na fase de propagação. Nesta última fase há efeito sinérgico entre os agentes e entre as próprias anomalias, intensificando de forma mais rápida o processo de degradação (Pereira; de Brito; Silvestre, 2018).

Os resultados para as análises da degradação por andar da fachada mostram predominância do topo como andar mais crítico à degradação e com maior variabilidade da degradação com outros andares. Esse destaque do topo ocorre para as fases de iniciação e propagação, e para todas as orientações. Há uma tendência de os valores médios de indicadores de degradação apresentar um aumento com a elevação dos andares (Rodrigues Neto; Bauer, 2022b).

A amostragem utilizada para a pesquisa possui um padrão e homogeneidade. Apesar de se identificar tendências de comportamentos, é necessário observar que essas associações podem ter suas particularidades. Aspectos de composição da base de dados como: investigação de campo, localização geográfica, clima e exposição a agentes de degradados, e mecanismos dominantes, influenciam nas pesquisas. Comparações entre base de dados e índices muito diferentes podem levar a resultados que não refletem a realidade da degradação observada (Souza et al., 2018). Parâmetros importantes de uma base de dados pode não ser significativa em outra base de dados, dessa forma, os resultados expostos para Brasília, poderiam ter respostas diferentes em outros locais (Ferreira et al., 2021b).

Conclusões

A partir da pesquisa apresentada, as conclusões relevantes para o estudo da degradação de fachadas em revestimento cerâmico podem ser propostas. A degradação aumenta com a idade, e conforme o tempo passa, ocorre a aceleração da velocidade de degradação. Há variabilidade da degradação também em relação à orientação cardeal, visto que, essa variável está correlacionada à intensidade com que os agentes de degradação incidem sobre a fachada.

A degradação é diferenciada nas áreas que compõem a fachada. Na análise dos andares, se verifica que o topo é o mais crítico, sendo a área mais degradada. Esta tendência acontece para todas as orientações cardeais.

Por meio de ferramentas estatísticas, se constata que há variabilidade da degradação entre andares com 95% de confiabilidade, e ela aumenta com a distância entre eles, assim, andares bem distantes um do outro, como primeiro e topo, apresentam maior variabilidade da degradação. Fachadas com degradação leve (na fase de iniciação) apresentam variação entre seus andares. Fachadas com altos níveis de degradação não apresentaram variabilidade entre andares, visto que, apresentam deterioração generalizada em toda a extensão da fachada.

Na investigação da degradação nos andares, verifica-se que o topo é o andar mais degradado para todas as orientações. Esse fator está relacionado com a maior incidência de agentes de degradação ambientais como chuva dirigida e radiação solar nessas áreas, bem como, maiores dificuldades de limpezas e manutenções. O primeiro andar apresentou os menores valores médios para o índice de degradação normalizados. Verificou-se que a orientação não foi determinante para a diferenciação da degradação nos andares.

As associações comportamentais e suas variabilidades apresentadas são contribuições que devem ser investigadas para projetos de novos edifícios e para estudos da vida útil e reabilitação de edifícios. A dispersão verificada destaca a necessidade de estudar e identificar os diversos fatores que controlam e são responsáveis pela degradação de fachada com revestimento cerâmico.

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Editado por

Editores:

Marcelo Henrique Farias de Medeiros e Eduardo Pereira

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  07 Out 2024
• Data do Fascículo
  Jan-Dec 2024

Histórico

• Recebido
  18 Jun 2023
• Aceito
  13 Dez 2023