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1 X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DAS ARGAMASSAS Fortaleza, 7 a 9 de maio de 2013 _____________________________________________________________________________ MÉTODOS DE PREVISÃO DA VIDA ÚTIL DOS REVESTIMENTOS DE FACHADA JORGE DE BRITO (1) ; PEDRO LIMA GASPAR (2) ; ANA SILVA (3) (1) IST - Universidade Técnica de Lisboa - [email protected]; (2) Faculdade de Arquitectura - Universidade Técnica de Lisboa - [email protected]; (3) IST - Universidade Técnica de Lisboa - [email protected] RESUMO No presente estudo, aborda-se uma metodologia geral de previsão da vida útil dos revestimentos de fachada. Esta metodologia baseia-se no levantamento, através de inspecções visuais, do estado de degradação dos revestimentos de fachada, modelando a sua degradação ao longo do tempo. A metodologia proposta, inicialmente validade através da análise dos rebocos exteriores correntes, foi já aplicada num conjunto de trabalhos de investigação em revestimentos de fachada (revestimentos cerâmicos aderentes em fachada, revestimentos de parede em pedra natural, revestimentos de superfícies pintadas em paredes exteriores, sistemas de isolamento térmico pelo exterior (ETICS)). Além desta metodologia, é ainda abordada a modelação estatística da previsão da vida útil dos revestimentos de fachada. As ferramentas estatísticas utilizadas dão uma indicação de quais os factores mais relevantes para explicar a degradação dos revestimentos de fachada, permitem incorporar a noção de incerteza e fornecem uma visão probabilística da sua durabilidade e vida útil. Palavras-chave: previsão da vida útil, revestimentos de fachada, modelação estatística.

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    Fortaleza, 7 a 9 de maio de 2013 _____________________________________________________________________________

    MTODOS DE PREVISO DA VIDA TIL DOS REVESTIMENTOS DE

    FACHADA

    JORGE DE BRITO (1); PEDRO LIMA GASPAR (2); ANA SILVA (3)

    (1) IST - Universidade Tcnica de Lisboa - [email protected]; (2) Faculdade de Arquitectura

    - Universidade Tcnica de Lisboa - [email protected]; (3) IST - Universidade Tcnica

    de Lisboa - [email protected]

    RESUMO

    No presente estudo, aborda-se uma metodologia geral de previso da vida til dos

    revestimentos de fachada. Esta metodologia baseia-se no levantamento, atravs de

    inspeces visuais, do estado de degradao dos revestimentos de fachada,

    modelando a sua degradao ao longo do tempo. A metodologia proposta,

    inicialmente validade atravs da anlise dos rebocos exteriores correntes, foi j

    aplicada num conjunto de trabalhos de investigao em revestimentos de fachada

    (revestimentos cermicos aderentes em fachada, revestimentos de parede em pedra

    natural, revestimentos de superfcies pintadas em paredes exteriores, sistemas de

    isolamento trmico pelo exterior (ETICS)).

    Alm desta metodologia, ainda abordada a modelao estatstica da previso da vida

    til dos revestimentos de fachada. As ferramentas estatsticas utilizadas do uma

    indicao de quais os factores mais relevantes para explicar a degradao dos

    revestimentos de fachada, permitem incorporar a noo de incerteza e fornecem uma

    viso probabilstica da sua durabilidade e vida til.

    Palavras-chave: previso da vida til, revestimentos de fachada, modelao estatstica.

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    METHODS FOR SERVICE LIFE PREDICTION OF EXTERNAL WALLS

    CLADDINGS

    ABSTRACT

    In this study a general methodology for service life prediction of external walls

    claddings is presented. The methodology adopted is based on field work, which

    consists on the visual inspection of the degradation state of the external walls

    claddings, modeling their degradation over time. The proposed methodology, initially

    validated for cementitious facade renders, has been successfully applied to a set of

    research works in external walls (adhesive ceramic tiling, stone wall claddings (directly

    adhered to the substrate), painted surfaces in external walls, external thermal

    insulation composite systems (ETICS)).

    Besides this methodology, this study also addresses the statistical modeling of service

    life prediction of external walls claddings. The statistical tools applied give an

    indication of the most relevant factors for the explanation of the degradation of

    claddings, allowing incorporating the notion of uncertainty and provide a probabilistic

    vision of its durability and service life.

    Key-words: service life prediction, wall claddings, statistical modeling.

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    1. INTRODUO

    Todos os edifcios, apesar de serem, regra geral, considerados bens de grande

    longevidade, iniciam um processo contnuo de degradao, a partir do momento em

    que so construdos - uma evoluo normalmente lenta e quase imperceptvel no

    incio, mas que acelera ao longo do tempo, durante a fase de utilizao(1). Todas as

    construes apresentam uma vida til, caracterizada por um intervalo de tempo

    durante o qual os edifcios ou seus elementos se encontram em uso, aps a

    construo (nascimento) e que se encerra no momento em que deixam de cumprir os

    requisitos mnimos aceitveis de desempenho (trmino)(2).

    Os revestimentos, por constiturem a pele dos edifcios, servem de primeira

    proteco da estrutura, possuindo, na maioria dos casos, uma vida til menor. Os

    revestimentos so os elementos da construo mais sujeitos aos agentes de

    degradao e, por constiturem a primeira camada do edifcio, separam o espao

    interior dos agentes ambientais. So, por isso, mais propensos a anomalias, com

    consequncias directas na qualidade do espao urbano, no conforto dos utilizadores e

    nos custos de reparao e de manuteno(3). De facto, a degradao da superfcie

    exterior dos edifcios afecta no s a qualidade do espao urbano(4) como constitui

    uma das maiores preocupaes dos seus proprietrios que, na maioria dos casos,

    estabelecem as aces de manuteno com base apenas na aparncia do edifcio(5). Na

    realidade, as intervenes ao nvel da fachada podem decorrer da vontade ou

    necessidade de melhorar o desempenho dos edifcios.

    A previso da vida til permite um conhecimento mais aprofundado da durabilidade

    dos elementos da construo. Atravs dos estudos de previso da vida til, possvel

    definir o instante no qual necessrio actuar e, assim, evitar os custos elevados

    associados a reparaes urgentes. Deste modo, pode-se definir, de forma informada,

    estratgias de manuteno e reparao dos elementos estudados.

    A previso da vida til serve assim um objectivo mais abrangente, o de adoptar

    solues mais sustentveis e racionais (mais econmicas, mais eficientes, com mais

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    qualidade, maior segurana, melhor manuteno e menos poluentes), tornando

    possvel perceber como actuar face a um parque construdo vasto e envelhecido.

    No mbito da previso da vida til, destacam-se aqui duas metodologias distintas: os

    mtodos determinsticos e os mtodos estatsticos. Os mtodos determinsticos

    baseiam-se no estudo dos factores de degradao que afectam os elementos

    estudados, na compreenso dos seus mecanismos de actuao e, por fim, na sua

    quantificao traduzida em funes de degradao. Estes mtodos tm a vantagem de

    serem fceis de implementar, sendo capazes de ultrapassar as lacunas existentes na

    informao disponvel. No entanto, a maior crtica de que estes mtodos so alvo

    prende-se com o facto de serem demasiados simplistas para modelarem a realidade.

    A utilizao dos mtodos estatsticos na previso da vida til tem vindo a aumentar

    nos ltimos anos. Estes mtodos implicam, por vezes, um tratamento estatstico

    complexo e a sua utilizao depende da quantidade de dados disponveis, sendo

    necessrios tanto mais dados quanto maior a complexidade do fenmeno que se

    pretende modelar estatisticamente. No entanto, atravs destes mtodos, possvel

    incluir nos modelos de previso da vida til a noo de risco e incerteza, fornecendo

    uma viso probabilstica dos fenmenos de degradao.

    2. METODOLOGIA GERAL

    Gaspar(1), Gaspar e Brito(6) e Gaspar(7), com base no estudo da degradao de rebocos

    correntes em fachadas, definiram uma metodologia geral de previso da vida til dos

    elementos da construo. Esta assenta na modelao da perda de desempenho dos

    elementos ao longo do tempo, estimando a durabilidade destes para determinado

    nvel mnimo de desempenho. Para tal, so feitos levantamentos da ocorrncia de

    anomalias (atravs de um extenso trabalho de campo, com recurso a inspeces

    visuais), por tipo de anomalia, por rea opaca afectada e por condio. A metodologia

    adoptada permite definir um ndice numrico, designado de severidade da

    degradao, que permite definir o estado de degradao das fachadas inspeccionadas

    de acordo com a expresso (A):

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    kA

    kkAS

    nann

    , (A)

    Onde: S - representa a severidade da degradao da fachada, normalizada, expressa

    em percentagem; An - a rea de fachada afectada por uma anomalia n, em m2; kn -

    constante de ponderao das anomalias n, em funo da sua condio, tomando os

    valores pertencentes ao espao K = {0, 1, 2, 3, 4}; ka,n - constante de ponderao do

    peso relativo das anomalias detectadas, definido em funo do custo de reparao das

    anomalias, em que ka,n R+; k - constante de ponderao igual ao nvel de condio

    mais elevada da degradao de uma fachada de rea A; A - rea da fachada, em m2.

    Conhecendo a idade das fachadas ou a data das mais recentes intervenes nestas,

    possvel expressar graficamente o processo de degradao atravs do conjunto de

    pontos definidos pelos pares (x, y), onde as abcissas (x) correspondem varivel

    idade e as ordenadas (y) varivel severidade da degradao para a amostra

    estudada. Atravs de uma anlise de regresso simples (no linear), possvel

    determinar os parmetros da equao que melhor se ajusta amostra,

    correspondente curva mdia de degradao da amostra. Na Figura 1, ilustra-se a

    curva de degradao correspondente ao caso concreto dos rebocos correntes, para

    uma amostra de 100 casos de estudo(7).

    Figura 1 - Curva mdia de degradao da amostra

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    O quadrado do coeficiente de correlao momentnea do produto de Pearson (R2)

    permite avaliar o grau de explicao do modelo. No presente caso, R2 toma o valor de

    aproximadamente 0,86, o que significa, grosso modo, que 86% da variabilidade

    encontrada para y (severidade) explicada por x (idade do revestimento), devendo-se

    os restantes 14% a outros factores.

    Apesar da relativa simplicidade do conceito de vida til, esta extremamente difcil de

    prever ou simular atravs de modelos pois depende da definio de critrios de

    aceitao, variveis em funo da poca, do lugar, do avaliador e, de facto, de todo o

    contexto social, econmico, poltico, esttico, ambiental ou normativo que enquadra o

    julgamento sobre a construo(7). Admitindo um nvel mximo de degradao entre

    20% a 25%, obtm-se uma vida til estimada entre 20 e 25 anos.

    A metodologia descrita, tambm designada como mtodo grfico, fornece indicaes

    indispensveis para a quantificao de factores no mbito de mtodos factoriais. O

    mtodo factorial, inicialmente proposto e descrito pelo Architectural Institute of Japan,

    corresponde a uma matriz de uma metodologia de previso da vida til, onde

    possvel integrar tanto diferentes formas de quantificao ou de expresso dos

    factores e subfactores de durabilidade como distintos modos de produo de

    resultados, desde valores absolutos at distribuies estatsticas de resultados. Existe,

    no entanto, um nmero de crticas e limitaes do mtodo factorial, particularmente

    se for considerado como uma ferramenta determinstica. Entre outras limitaes, o

    mtodo factorial apresenta uma elevada sensibilidade a pequenas variaes dos

    subfactores (dado que estes so agregados de forma multiplicativa); a dificuldade em

    estabelecer um valor para a vida til de referncia; a no hierarquizao da

    importncia dos factores de durabilidade ou o facto de estes terem, em geral, um

    carcter absoluto (contrariamente variabilidade e complexidade dos fenmenos que

    afectam a durabilidade das construes)(8). No entanto, devido sua flexibilidade e a

    uma relativa facilidade de aplicao, o mtodo factorial tornou-se uma das principais

    metodologias preconizadas, sendo a base da norma internacional para a durabilidade,

    j parcialmente publicada(2). Este mtodo consiste determinao de uma vida til

    estimada a partir da vida til de referncia multiplicada por uma srie de factores

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    adaptados a condies especficas de cada caso, tal como indicado na expresso (B).

    GFEDCBAVURVUE (B)

    Onde, segundo a norma ISO 15686:2000(2): VUE - vida til estimada; VUR - vida til de

    referncia; A - factor relacionado com a qualidade dos materiais; B - factor relacionado

    com o nvel de projecto; C - factor relacionado com o nvel de execuo; D - factor

    relacionado com as condies do ambiente interior; E - factor relacionado com as

    condies do ambiente exterior; F - factor relacionado com as condies de uso; G -

    factor relacionado com o nvel de manuteno.

    A metodologia desenvolvida foi validade atravs da comparao dos resultados da vida

    til estimada atravs dos dois mtodos propostos, o mtodo grfico e o mtodo

    factorial. A taxa de sucesso das estimativas, para o caso dos rebocos correntes, foi

    bastante significativa. As metodologias propostas demonstraram ser fceis de aplicar

    (por oposio a outras, mais rigorosas, mas mais complexas), funcionando como um

    instrumento de apoio manuteno e gesto do patrimnio edificado.

    3. APLICAO DA METODOLOGIA GERAL

    A metodologia de previso da vida til proposta por Gaspar(1), Gaspar e de Brito(6) e

    Gaspar(7), inicialmente desenvolvida para os revestimentos de rebocos correntes,

    estabeleceu um modelo de enquadramento que permitiu a sua posterior adaptao a

    outros tipos de revestimentos de fachada, tais como: i) revestimentos cermicos

    aderentes em fachada (117 casos de estudo)(9)(10)(11); ii) revestimentos de parede em

    pedra natural (269 casos de estudo)(12)(13)(14)(15); iii) revestimentos de superfcies

    pintadas em paredes exteriores (200 casos de estudo)(16)(17)(18); iv) sistemas de

    isolamento trmico pelo exterior (ETICS) (170 casos de estudo)(19).

    No caso dos revestimentos cermicos aderentes, para os 117 casos analisados, as

    curvas de degradao obtidas podiam ser de dois tipos, lineares e convexas (Figura 2).

    Por os patamares de degradao terem um intervalo crescente medida que o nvel

    de degradao das fachadas aumenta, teoricamente a curva convexa mais adequada

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    para representar a evoluo dos revestimentos cermicos. Da anlise dos coeficientes

    de correlao, observou-se que os valores obtidos foram muito baixos, indicando que

    estas curvas no so estatisticamente relevantes. Este facto indica que a amostra

    analisada no capaz de tipificar uma degradao para os revestimentos cermicos,

    estando os valores excessivamente dispersos para retirar qualquer concluso sobre a

    sua evoluo. Isto pode significar que os revestimentos cermicos em anlise esto

    afectados de diferentes factores que provocam diferentes tendncias de evoluo

    criando consequentemente esta disperso.

    Figura 2 - Curva mdia de degradao obtida para os revestimentos cermicos

    aderentes(9)

    O estudo conduzido por Galbusera(11), que veio melhorar a amostra de Bordalo(10),

    permitiu obter uma curva de degradao estatisticamente significativa, com um

    coeficiente de determinao de 0,767, indicando assim que 76,7% da variabilidade da

    severidade da degradao dos revestimentos cermicos explicada pela idade. Os

    revestimentos cermicos apresentam uma maior complexidade no sistema construtivo

    quando comparados aos rebocos correntes e aos revestimentos ptreos. Alguns

    autores(20) afirmam que os revestimentos cermicos aderentes so extremamente

    susceptveis a erros de projecto, execuo e seleco dos materiais utilizados.

    Galbusera(11) comprovou que a vida til dos revestimentos cermicos aderentes

    muito influenciada pelo nvel de execuo dos mesmos. O autor(11) concluiu que a vida

    til estimada para os revestimentos com um nvel inadequado de execuo cerca de

    metade da vida til para revestimentos com execuo adequada (Figura 3).

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    Figura 3 - Curva mdia de degradao obtida para os revestimentos cermicos

    aderentes de acordo com o nvel de execuo(11)

    O modelo proposto por Galbusera(11) permite estimar a durabilidade dos

    revestimentos cermicos aderentes com base no mtodo factorial, de acordo com a

    expresso (C).

    214321132132 GGEEEECBBBAAA1URV UEV (C)

    Onde: VUE - vida til estimada; VUR - vida til de referncia; A1 - acabamento do ladrilho

    cermico (vidrado ou no vidrado); A2 - cor do ladrilho; A3 - dimenso; B1 - condies do

    substrato; B2 - tipo de juntas; B3 - proteco perifrica do ladrilho ; C1 - nvel de execuo;

    E1 - orientao da fachada; E2 - aco vento / chuva; E3 - proximidade do mar; E5 -

    humidade; G1 - existncia de manuteno; G2 - facilidade de inspeco.

    A aplicao da metodologia geral aos revestimentos ptreos foi realizada inicialmente

    para 120 casos de estudo(12), que incluam casos fixados directa e indirectamente ao

    suporte. Posteriormente, esta amostra foi complementada com mais casos de estudo

    tornando-se numa amostra de 169 casos(13). No entanto, na amostra analisada, apenas

    27 casos correspondiam a fixao indirecta ao suporte; tratando-se de edifcios

    recentes (com idades inferiores a 15 anos) e cuja curva de degradao no

    apresentava relevncia estatstica, afigurou-se mais interessante analisar apenas os

    casos de fixao directa ao suporte (excluindo os restantes casos dos estudos que se

    adequado inadequado

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    seguiram). Realizada a anlise de regresso simples e definida a curva de degradao

    para os revestimentos ptreos (Figura 4), obtm-se um R2 de aproximadamente 0,82 o

    que revela que esta estatisticamente relevante. Admitindo um nvel mximo de

    degradao de 20%, obtm-se uma vida til estimada de aproximadamente 68 anos.

    Figura 4 - Curva mdia de degradao obtida para os revestimentos ptreos(13)

    Emdio(14), com base na amostra de Silva et al.(13) e atravs da recolha de novos casos

    (obtendo um total de 269 casos de estudo), aplica o mtodo factorial aos

    revestimentos ptreos. O modelo proposto para estimativa da durabilidade dos

    revestimentos de pedra natural, baseado no mtodo factorial, definido de acordo

    com a expresso (D).

    2154321132132 GGEEEEECBBBAAA1URV UEV (D)

    Onde: VUE - vida til estimada; VUR - vida til de referncia; A1 - tipo de pedra; A2 -

    tipo de acabamento; A3 - cor; B1 - tipo de fixao; B2 - tipo de juntas; B3 -

    pormenorizao do material; C1 - nvel de execuo; E1 - orientao da fachada; E2 -

    aco vento / chuva; E3 - proximidade do mar; E4 - temperatura; E5 - humidade; G1 -

    existncia de manuteno; G2 - facilidade de inspeco.

    Quanto aplicao da metodologia geral previso da vida til das superfcies

    pintadas em paredes exteriores, verificou-se que as curvas de degradao (linear e

    polinomial de segundo grau) obtidas (Figura 5), para os 200 casos analisados,

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    apresentam valores de R2 relativamente elevados (R2 de 0.74 e 0.89, respectivamente).

    A curva polinomial a que melhor corresponde ao padro de degradao da amostra

    estudada. Neste caso, a variabilidade da degradao explicada a 89% pelo modelo,

    ou seja, 89% da variabilidade de y (degradao) explicada por x (idade da pintura) e

    11% deve-se a outros factores. Admitindo um nvel mximo de degradao de 20%,

    obtm-se uma vida til estimada de aproximadamente 10 anos.

    Figura 5 - Curva mdia de degradao obtida para as superfcies pintadas em paredes

    exteriores(16)

    A aplicao da metodologia geral previso da vida til aos sistemas de isolamento

    trmico pelo exterior (ETICS) conduz curva de degradao apresentada na Figura 6. A

    amostra composta por 170 casos de estudo conduz a uma curva convexa, estando a

    degradao dos ETICS interligada a aces inicialmente lentas, mas cujos efeitos se

    fazem sentir cumulativamente. Por se tratar de um revestimento relativamente recente

    no contexto da construo em Portugal, no existem dados com idades superiores a 23

    anos. O coeficiente de correlao (R2) obtido relativamente elevado, revelando que

    cerca de 85% da variabilidade encontrada para a degradao dos ETICS explicada pela

    idade dos revestimentos, devendo-se os restantes 15% a outros factores.

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    Figura 6 - Curva mdia de degradao obtida para ETICS(19)

    4. MODELAO ESTATSTICA

    Nos ltimos anos, tem-se vindo a demonstrar a aplicabilidade de diferentes

    ferramentas estatsticas na previso da vida til dos revestimentos de fachada. O uso

    de ferramentas estatsticas alia o estudo da degradao dos revestimentos em

    condies reais de utilizao com a elaborao de modelos matemticos que

    permitem avaliar a sua durabilidade e vida til e integrar a incerteza na determinao

    destes parmetros.

    A anlise de regresso uma das tcnicas estatsticas mais utilizadas quando se quer

    explicar determinada realidade, tentando antever o comportamento da varivel

    dependente em funo do conhecimento das variveis independentes. Com recurso a

    uma regresso mltipla linear, possvel determinar quais as caractersticas dos

    revestimentos de fachada (variveis independentes) que mais contribuem para

    explicar a sua severidade da degradao (varivel dependente). Procedendo a uma

    anlise deste tipo para o caso dos revestimentos ptreos e utilizando 140 casos de

    estudo, Silva et al.(8) analisaram as caractersticas destes revestimentos que

    influenciam a sua severidade da degradao. Foram assim analisadas 12

    caractersticas: a idade; o tipo de pedra natural; a cor da pedra; o tipo de acabamento;

    a localizao do revestimento; a exposio humidade; a orientao; a aco vento -

    chuva; o tipo de utilizao; a altura do edifcio; a dimenso das placas ptreas; e a

    proximidade do mar. Os autores concluram que, de entre as variveis analisadas,

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    apenas quatro eram estatisticamente significativas. Assim, foi possvel concluir que a

    severidade da degradao deste tipo de revestimentos depende em primeira instncia

    da idade das fachadas, em seguida da proximidade do mar, depois do tipo de

    acabamento da pedra natural e, por fim, da rea das placas ptreas que constituem o

    revestimento. Foi assim possvel obter uma expresso matemtica que permite

    determinar a severidade da degradao para cada caso de estudo em funo destas

    quatro variveis. Com a utilizao desta expresso e para um nvel mximo de

    degradao de 20%, obtm-se uma vida til estimada mdia de 77 anos, com um

    desvio padro de 11,2 anos.

    Uma vez que das doze caractersticas analisadas apenas quatro eram estatisticamente

    significativas, afigurou-se interessante proceder anlise das relaes causais entre

    variveis, tentando assim perceber se as restantes variveis contribuem de forma

    indirecta para a explicao da severidade da degradao. Para isso, utilizou-se uma

    anlise de trajectrias, que se trata, grosso modo, de uma generalizao da regresso

    mltipla linear. Este tipo de anlise permite decompor a associao entre variveis.

    Estabeleceram-se assim novos modelos de regresso, onde em cada um deles se

    introduz como varivel dependente uma das varveis consideradas como explicativas

    da severidade da degradao. Esta anlise permitiu concluir que a proximidade do mar

    se encontra directamente relacionada com a localizao do revestimento, a exposio

    humidade, a orientao e a exposio aco vento - chuva. Por sua vez, o tipo de

    acabamento est directamente relacionado com a cor e tipo de pedra natural e com a

    altura do edifcio. J a rea da placa ptrea est directamente relacionada com o tipo

    de utilizao e altura do edifcio e o tipo de pedra. Desta forma, possvel traar o

    diagrama de trajectrias que relaciona a severidade da degradao com as

    caractersticas dos revestimentos de fachada (Figura 7). A anlise de trajectrias

    permitiu assim obter uma frmula matemtica para determinar a severidade da

    degradao para cada caso de estudo em funo da sua idade, da localizao do

    revestimento, da exposio humidade, da orientao, da aco vento - chuva, da cor

    e tipo de pedra natural, do tipo de utilizao e altura do edifcio. Com a utilizao desta

    expresso e para um nvel mximo de degradao de 20%, obtm-se uma vida til

    estimada mdia de 77 anos, com um desvio padro de 7,9 anos.

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    Figura 7 - Diagrama de trajectrias(8)

    Utilizando a anlise de regresso mltipla linear, Silva et al.(21) analisam as

    caractersticas das fachadas rebocadas que mais contribuem para explicar a sua

    degradao. Neste estudo, foram analisadas 15 caractersticas: a idade do reboco; o

    tipo de argamassa; a cor da fachada; a altura do edifcio; a volumetria do edifcio; o

    nvel de pormenorizao; a proteco dos beirados; o capeamento das platibandas; o

    capeamento das varandas; a proteco inferior (no soco do edifcio); a orientao da

    fachada; a proximidade do mar; a exposio humidade; a proximidade de fontes

    poluentes; o nvel de proteco das fachadas. Das 15 variveis inicialmente includas

    no modelo, verifica-se que apenas quatro so explicativas da severidade da

    degradao das fachadas rebocadas: idade, a exposio humidade; o tipo de

    argamassa; e o nvel de proteco das fachadas. Recorrendo a este mtodo, e

    admitindo um nvel mximo de degradao de 20%, os autores obtiveram uma vida

    til estimada mdia de 14,69 anos, com um desvio padro de 3,95 anos.

    Um estudo anlogo foi desenvolvido por Chai et al.(18) para as superfcies pintadas. Neste

    estudo, so consideradas as variveis: idade; exposio humidade; proximidade do

    mar; oriento da fachada; aco combinada vento - chuva; textura do revestimento.

    Neste caso, as variveis estatisticamente significativas para explicar a degradao das

    superfcies pintadas so a idade, proximidade do mar e orientao da fachada. A

    utilizao deste mtodo conduziu a uma vida til estimada mdia de 8,5 anos com um

    desvio-padro de 0,5 anos, para um nvel mximo de degradao admissvel de 20%.

  • 15 X SIMPSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DAS ARGAMASSAS

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    Existem ainda ferramentas estatsticas, como a regresso logstica multinomial, que

    permite, por exemplo, representar a distribuio probabilstica da condio da

    degradao das fachadas ao longo do tempo. Silva et al.(22) definem, para os

    revestimentos ptreos, a probabilidade de pertencer a uma dada condio de

    degradao em funo da idade dos revestimentos (Figura 8). A escala de condio de

    degradao adoptada compreende trs nveis de degradao, correspondendo o nvel 1

    condio mais favorvel e o nvel 3 condio mais desfavorvel (correspondendo ao

    limite de vida til). Assim, e tal como seria expectvel, os autores constataram que a

    probabilidade de ser do nvel 1 vai diminuindo ao longo do tempo. Verifica-se que a

    probabilidade de um caso de estudo pertencer ao nvel 3 de degradao aumenta ao

    longo do tempo, sendo praticamente inexpressiva at a 50 anos. Verifica-se ainda que, a

    partir de 70 anos, a probabilidade de um revestimento ptreo ter atingido o fim da vida

    til superior a 90%. O modelo proposto atravs da regresso logstica multinomial

    classifica correctamente 81,4% dos casos analisados, o que assegura a validade

    estatstica do modelo. Alm disso, ainda possvel analisar a probabilidade da condio

    da degradao ao longo do tempo em funo, por exemplo, dos agentes ambientais que

    contribuem para e fomentam a degradao dos revestimentos de fachada.

    Figura 8 - Distribuio probabilstica da condio da degradao ao longo do tempo(22)

    Outro dos mtodos estatsticos que pode ser utilizado na previso da vida til dos

    revestimentos de fachada consiste nas redes neuronais artificiais (RNAs). Estas so,

    regra geral, emulaes do crebro humano. As RNAs so concebidas de modo a

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    aprender com um conjunto de dados de entrada e de sada pertencentes a um dado

    problema (amostra de aprendizagem), sendo capazes de generalizar e prever o

    comportamento de novos dados com base no conhecimento adquirido atravs da

    amostra de aprendizagem. Silva et al.(23) demonstraram a aplicabilidade desta

    ferramenta na previso da vida til dos revestimentos ptreos. Utilizando como

    variveis de entrada a idade dos revestimentos, o tipo de acabamento, a proximidade

    do mar e a rea da placa ptrea, os autores exploram diferentes arquitecturas para a

    rede neuronal, seleccionando aquela que apresenta um melhor desempenho global,

    em funo de diferentes parmetros estatsticos analisados. Concludos os

    procedimentos de seleco da rede neuronal, possvel obter uma formulao

    explcita da severidade da degradao, assim, a severidade da degradao (Sv) uma

    funo das quatro variveis de entrada (expresses (D) e (E)).

    4

    1

    0

    i

    iiv HhhS (D)

    idadecreaceproximidadcacabamentoccH iiiiii 43210tanh (E)

    Os coeficientes h0 a h4, e ci0 a ci4 so apresentados na Tabela 1. A formulao proposta

    vlida apenas para valores das variveis independentes dentro dos limites das

    variveis de entrada nos padres usados para o treino da rede neuronal.

    Tabela 1 - Coeficientes para a formulao proposta(23)

    i hi (-)

    ci0 (-)

    ci1 (-)

    ci2 (-)

    ci3 (m

    -2)

    ci4 (ano

    -1)

    0 1.368E-01

    1 -7.461E-02 1.040E+00 2.079E-01 -2.551E-01 -1.675E-01 -1.294E-02

    2 -6.571E-02 5.543E-02 -1.161E-01 -1.838E-01 -3.709E-01 -6.621E-03

    3 8.618E-02 7.720E-01 5.671E-02 -2.963E-01 -1.034E+00 4.278E-03

    4 -1.190E-01 2.495E+00 1.620E-01 -2.387E-01 -1.596E+00 -2.333E-02

    Desta forma, e admitindo, uma vez mais, um nvel mximo de degradao de 20%,

    obtm-se uma vida til estimada mdia de 80 anos, com um desvio padro de 9,3 anos.

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    Foi realizado um estudo semelhante para as fachadas rebocadas(21). Neste estudo, so

    definidos dois modelos com recurso s redes neuronais artificiais. No primeiro modelo,

    a severidade da degradao das fachadas rebocadas funo do tipo de argamassa, da

    altura do edifcio, da orientao e da idade (Figura 9). Para este modelo e admitindo

    um nvel mximo de degradao de 20%, obtm-se uma vida til estimada mdia de

    20,91 anos, com um desvio padro de 8,60 anos. Para o segundo modelo, a severidade

    da degradao funo do tipo de argamassa, da exposio humidade, da existncia

    de proteco da fachada e da idade (Figura 10). Para este modelo, a vida til estimada

    mdia de 17,50 anos, com um desvio padro de 2,74 anos.

    Figura 9 - Rede desenvolvida para o modelo 1 [entradas representadas

    simplificadamente](21)

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    Figura 10 - Rede desenvolvida para o modelo 2 [entradas representadas

    simplificadamente](21)

    5. CONCLUSES

    A metodologia geral de previso da vida til desenvolvida demonstrou ser vivel e

    expedita, mas exige algumas afinaes. Esta metodologia, que assenta em inspeces

    visuais, pode ser aplicada a situaes prticas, uma vez que a sua utilizao de fcil

    compreenso. A metodologia desenvolvida provou ser susceptvel de ser aplicada a

    qualquer elemento da construo.

    A modelao estatstica da previso da vida til permite conhecer melhor um

    fenmeno complexo como a degradao das fachadas. Permite ainda determinar

    quais as caractersticas das fachadas que contribuem de forma mais significativa para

    explicar a sua degradao. Alm disso, possvel compreender a forma como as

    diferentes caractersticas se combinam e explicam entre si, hierarquizando-as.

    Os modelos estatsticos apresentados permitem obter uma obter frmulas

    matemticas, cuja aplicao pode ser estendida a outros casos e que permitem

    determinar a vida til estimada para cada caso analisado.

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    Aps a concluso da definio dos diferentes modelos matemticos para a previso da

    vida til por revestimento, importa analisar numa perspectiva global toda a fachada,

    procedendo integrao de diferentes modelos na previso da vida til global de

    fachadas compostas por mais do que um tipo de revestimento.

    6. AGRADECIMENTOS

    Os autores agradecem o apoio do ICIST, IST, UTL e FCT.

    7. REFERNCIAS

    1. GASPAR, P. Metodologia para o clculo da durabilidade de rebocos exteriores correntes. 2002. Dissertao de Mestrado em Cincias da Construo, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2002.

    2. ISO / DIS 15686-1 - Buildings - Service life planning - Part 1: general principles. Switzerland: International Organization for Standardization, Genebra, 2000.

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    4. GASPAR, P.L.; DE BRITO, J. Quantifying environmental effects on cement-rendered facades: A comparison between different degradation indicators. Building and Environment, v. 43, n. 11, p. 1818-1828, 2008.

    5. BALARAS, C.A.; DROUTSA, K.; DASCALAKI, E.; KONTOYIANNIDIS, S. Deterioration of European apartment buildings. Energy and Buildings, v. 37, n. 5, p. 515-527, 2005.

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    7. GASPAR, P. Vida til das constries: Desenvolvimento de uma metodologia para a estimativa da durabilidade de elementos da construo. Aplicao a rebocos de edifcios correntes. 2009. Tese de Doutoramento em Cincias da Engenharia, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2009.

    8. SILVA, A.; de BRITO, J.; GASPAR, P. Application of the Factor Method to maintenance decision support for stone cladding. Automation in Construction, v. 22, p. 165-174, 2012.

    9. BORDALO, R. Previso da vida til dos revestimentos cermicos aderentes em fachada. 2008. Dissertao de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2008.

    10. BORDALO, R.; de BRITO, J.; GASPAR, P.; SILVA, A. Service life prediction modelling of adhesive ceramic tiling systems. Building Research and Information, v. 39, n. 1, p. 66-78, 2011.

  • 20 X SIMPSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DAS ARGAMASSAS

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    11. GALBUSERA, M. Aplicao do mtodo factorial aos revestimentos cermicos aderentes. Dissertao de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Tcnico/Instituto Politcnico de Milo, trabalho a decorrer.

    12. SILVA, A. Previso da vida til dos revestimentos de parede em pedra natural. 2009. Dissertao de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2009.

    13. SILVA, A.; de BRITO, J.; GASPAR, P. Service life prediction model applied to natural stone wall claddings (directly adhered to the substrate). Construction and Building Materials, v. 25, n. 9, p. 3674-3684, 2011.

    14. EMDIO, F. Aplicao do mtodo factorial aos revestimentos de parede em pedra natural. 2012. Dissertao de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2012.

    15. EMDIO, F.; de BRITO, J.; GASPAR, P.; SILVA, A. Application of the factor method to the estimation of the service life of natural stone cladding. The International Journal of Life Cycle Assessment (submetido para publicao).

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    19. XIMENES, S. Previso da vida til de sistemas de isolamento trmico pelo exterior (ETICS). 2012. Dissertao de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Tcnico, Universidade Tcnica de Lisboa, Lisboa, 2012.

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    21. SILVA, A.; DIAS, J.L.R.; GASPAR, P.L., de BRITO, J. Statistical models applied to service life prediction of rendered faades. Automation in Construction, v. 30, p. 151-160, 2013.

    22. SILVA, A.; de BRITO, J.; GASPAR, P. Probabilistic analysis of the degradation evolution of stone wall cladding (directly adhered to the substrate). Journal of Materials in Civil Engineering, v. 25, n. 2, p. 227-235, 2013.

    23. SILVA, A.; DIAS, J.L.R.; GASPAR, P.L.; de BRITO, J. Service life prediction models for exterior stone cladding. Building Research and Information, v. 39, n. 6, p. 637-653, 2011.