CARACTERIZAÇÃO DE GRAU DE RISCO AO DESABAMENTO PARA EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA RESISTENTE NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE

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1 CARACTERIZAÇÃO DE GRAU DE RISCO AO DESABAMENTO PARA EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA RESISTENTE NA REGIÃO METROPOLITANA DO RECIFE EVALUATION OF DEGREE OF RUIN RISK OF BUILDING IN MASONRY THE CITY OF RECIFE Carlos Welligton de A. PIRES SOBRINHO(1,2), TAVARES, S.A(1), SILVA, C.G, V(1), SANTANA, E,C(1), ANTUNES,S(1) Resumo (1)Departamento Engenharia Civil, ITEP (2)Departamento Engenharia Civil, POLI-UPE Av. Prof. Luiz Freire, 700, CDU, CEP ,Recife-PE, Brasil Cinco importantes cidades que formam a Região Metropolitana do Recife(RMR) tem cerca de edifícios de 3 e 4 pavimentos construídos em alvenaria resistente, sistema construtivo que utiliza alvenaria de vedação com função estrutural. Nos últimos quinze anos foram registrados seis acidentes com desabamento, dois destes provocando a morte de 12 pessoas. O desabamento dos edifícios Érika e Ensaada do Serrambi no ano de 1999 na Cidade de Olinda despertou a sociedade e os meio técnicos para a problemática instalada. A partir destes acontecimentos os diversas órgãos de Defesa Civil dos municípios da RMR vem recebendo inúmeras solicitações para vistorias e avaliação de risco ao desabamento dessas edificações, sem no entanto possuir uma metodologia técnica adequada para avaliar e caracterizar este grau de risco, na maioria das vezes esta caracterização e meramente visual. As edificações em alvenaria resistente são construções baseadas no empirismo, tanto na concepção quanto na construção dos elementos estruturais ou mesmo na utilização de materiais inadequados a sua utilização, por isso apresentam grau de risco ao desabamento diferenciado. Este trabalho apresenta os resultados de uma investigação para caracterização e enquadramento em escala de risco ao desabamento de mais de 2400 edificações multifamiliares construídas em alvenaria resistente na Cidade do Recife. Palavra-Chave: Vedações verticais, alvenaria em blocos de gesso, projeto de divisórias, avaliação de desempenho. Abstract The Metropolitan Region of Recife(RMR) has about six thousand buildings of up to 4 floors built in masonry resistant, constructive system that uses masonry wall with structural. In the past 20 years were registered 12 accidents with collapse, some with fatal victims. The collapse of buildings Érika and Enseada of Serrambi in 1999 in the city of Olinda awakened the society and the technical means to the problem installed. From these events the various organs of Civil Defense Cities of RMR has received numerous requests for surveys and assessment of risk to the collapse of these buildings without having a methodology appropriate technique to assess and characterize this degree of risk, most of the time this characterization in purely visual. The masonry buildings in resistant buildings are based on practice, both in design and in the construction of structural elements or the use of unsuitable materials to use, why present degree of risk the collapse differently. This paper presents the results of an investigation to characterize and framework, in terms of risk to the collapse of more than 2400 buildings constructed in resistant masonry in the city of Recife. Keywords: non-structural masonry, collapse of buildings, potential risk scale, methodology of evaluation ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 1

2 1 Introdução Os cinco mais populosos municípios que compõe a região metropolitana do Recife (RMR) abrigam cerca de 3 milhões de habitantes, destes cerca de 10% destes moram em edifícios em alvenaria resistente de até quatro pavimentos. Esses edifícios denominados regionalmente como "edifícios tipo caixão", são estruturados com elementos de alvenaria utilizando blocos caracterizados por norma como blocos de vedação. Estas edificações foram construídas sem embasamento técnico normativo, onde as paredes, construídas com blocos de pequena espessura, funcionam como elementos estruturais da edificação, recebendo as cargas das lajes e transmitindo-as aos elementos de fundação, sem necessariamente existir outros elementos distribuidores das tensões. Este sistema construtivo apresenta inúmeras debilidades, a sistematização dos principais fatores que contribuem para a utilização desse sistema construtivo esta apresentada em PIRES SOBRINHO (2002). Neste é possível observar que a esbeltez das paredes, construídas com blocos de espessura de 9cm para vencer altura de 2,60m funciona sob regime de flexo-compressão, além disso as resistências desses blocos são baixas, geralmente inferiores á 3,0MPa. Por outro lado o processo construtivo empregado não tem acompanhado técnico e pouquíssimos empreendimentos promoveram controle de qualidade dos materiais e componentes. Por outro lado, a supressão de elementos estruturantes como cintas e pilaretes, a utilização de fundação em caixão vazio ( piso em laje e sem aterro ) e as alterações realizadas em paredes pelos usuários constituem fatores agravantes a este sistema. A grande quantidade de acidentes e problemas de instabilidade registrados em edificações que utilizam o sistema construtivo em alvenaria resistente, registrados em OLIVEIRA e PIRES SOBRINHO (2005), chamou a atenção da comunidade técnica e política local no sentido de avaliar as razões que contribuíram para os problemas, procurando uma solução para evitar novos acidentes e tranqüilizar a população usuária deste tipo de edificação. Diante deste quadro, diversas ações de natureza técnica e política foram esboçadas para tentar solucionar o problema, tais como: a) Abertura de CPI-Comissão Parlamentar de Inquérito da Câmara Municipal de Olinda; b) Realização de Seminário Técnico específico sobre o tema, promovido pelo CREA-PE-Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia de Pernambuco; c)realização de comissões de trabalho em diversas entidades representativas da sociedade organizada. A grande maioria dessas ações esbarrava em se encontrar os órgãos, entidades, ou empresas que poderiam/deveriam encampar tais investigações e possíveis recuperações. Coube ao ITEP, por solicitação do Ministério Publico Estadual, o desenvolvimento da metodologia de investigação e avaliação de segurança estrutural para esses tipos de edificações na RMR. Devido ao grande número de edificações existentes, o não conhecimento da quantidade e características dessas edificações em cada município e ao exíguo tempo argüido na ação, a metodologia foi proposta para ser desenvolvida em três etapas: A primeira etapa, denominada de cadastro e determinação de grau de risco potencial, consiste em caracterizar e georeferenciar todas as edificações de três e quatro pavimentos construídas em alvenaria resistente e determinar seu grau de risco potencial. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 2

3 Este grau de risco é determinado segundo metodologia de investigação e modelo de cálculo apresentados nos dois itens seguintes. A segunda etapa, denominada de investigação e avaliação da segurança estrutural das edificações, consiste na elaboração de laudos técnicos que concluam sobre a segurança estrutural das edificações que apresentarem grau de risco elevado(alto e muito alto), determinados na primeira etapa. A terceira e última etapa, denominada de recuperação das edificações, consiste no desenvolvimento de projetos e execução de reforços nos elementos das edificações, determinados nos laudos técnicos, que apresentarem não conformidades com os requisitos de segurança estrutural. 2. METODOLOGIA DE INVESTIGAÇÃO A metodologia de investigação tem como objetivo caracterizar e avaliar os principais fatores que contribuem mais fortemente para diminuição dos níveis de segurança estrutural da edificação e que possam ser obtidos sem causar danos maiores a edificação e seus habitantes, possibilitando uma quantificação relativa de sua influência na segurança estrutural da edificação. As edificações com essa tipologia não apresentam características construtivas em um padrão definido, variam muito desde os materiais, as técnicas construtivas e modelo estrutural. As fundações, geralmente construídas em alvenaria, simples ou dobrada, em continuidades as paredes da edificação, podendo estar assentadas sobre vigas TÊ invertido de concreto, sobre componentes de fundação em pré-moldadas ou simplesmente sobre camada de concreto magro. O interior das fundações pode estar preenchido e o piso assentado diretamente sobre o solo, ou seu interior pode não estar preenchido, utilizando laje pré-moldada como piso, sendo esta caracterizada como caixão vazio ou perdido. Neste tipo de edificação é possível não existir cintas-radier na interface, fundação-parede de elevação ou mesmo nas interfaces parede-laje em cada pavimento, bem como, ausência de vergas e contra-vergas nos vão de janelas. As paredes de elevação, são construídas em alvenaria singela de blocos cerâmicos ou de concreto, com espessura em torno de 9 cm, assentadas na forma de juntas descontínuas em argamassa mista de cimento, cal e areia, ou mesmo de cimento saibro e areia. Geralmente os revestimentos externos e internos são constituídos de argamassas mistas de cimento. A caixa de escada, muitas vezes posicionada na parte central do bloco, é geralmente estruturada em pórtico de concreto armado e serve como sustentação da caixa d água. Podendo ser encontrada bloco de escada sem pilares, onde os degraus são engastados nas paredes de alvenaria. A caixa de água superior, estruturada em alvenaria, pilaretes e cintas, geralmente está posicionada no vão sobre a caixa de escada. A estrutura de telhado, geralmente em madeira, assenta-se sobre as paredes através de pilaretes ou barrotes de madeira, sendo a vedação em telhas de fibrocimento ou em telhas cerâmicas capa-canal. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 3

4 A figura 01 apresenta, na forma de croqui, uma edificação emblemática contendo os diversos tipos de elementos construtivos característicos deste tipo de edificação. FIGURA 01- Edificação emblemática em alvenaria resistente 2.1 Casos típicos As ruínas dos edifícios Érica, Bloco B do Cj, Enseada do Serrambí(Olinda) e Edf Aquarela (Jaboatão dos Guararapes), apresentavam esta característica construtiva, sendo esta tipologia, associada a presença de águas na fundação e a degradação dos componentes da fundação, como fator decisivo para provocar o colapso da edificação. As fotos 1 e 2 mostram os edifícios Érica e Aquarela sinistrados decorrente da degradação dos componentes de fundação pela presença de águas agressivas no interior do caixão vazio. A foto 3a mostra o interior da fundação de um edifício com caixão vazio e a foto 3b mostra em detalhe a agressividade da água de fundação nos componente de concreto. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 4

5 FOTOS 1a e 1b- Ruínas do edf. Érica(1999-Jardim Fragoso-Olinda) FOTOS 2a e 2b- Colapso do edf. Aquarela (1997-Piedade-Jaboatão dos Guararapes) FOTOS 3a e 3b- Aspecto de fundação com caixão vazio, detalhe da agressividade nos blocos Observando as fotos 1 e 2 também é possível perceber que a existência de viga-cinta no edifício Aquarela foi um elemento fundamental para evitar o desmoronamento da edificação, o que não aconteceu com o edifício Érika, no qual a inexistência de cintas associado a lajes nervuradas premoldadas contribuiu fortemente para o colapso brusco e desmoronamento parcial da parte posterior da edificação. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 5

6 O edifício Ijui que colapsou em maio de 2001, foi construído em blocos de concreto para vedação, possuía blocos calha, parcialmente grauteados e armados com ferros finos diâmetro de 5.0m, sob as lajes premoldadas nervuradas. Possivelmente esta pseudocinta possibilitou a edificação aceitar pequeno recalque decorrente da falha da fundação durante 5 horas antes de colapsar bruscamente. FOTO 4- Ruína do edf. Ijuí (2001-Piedade- Jaboatão dos Guararapes) A retirada de paredes ou cortes horizontais extensos nas alvenarias deste tipo de edificação, agrava de sobremaneira as tensões nas partes remanescentes e podem provocar a ruína da edificação. A foto 5 mostra a fragilização que este tipo de intervenção causa na edificação. Esta foi a causa principal da ruína de um edifício, ainda em construção, do Conjunto Bosque das Madeiras em FOTO 5- Ruínas do edf. Bosque das Madeiras(1994-Engenho do Meio-Recife) Os principais tópicos dessa metodologia para determinação do grau de risco potencial, estão apresentados no quadro I a seguir, PIRES SOBRINHO (2007). As fotos 6 a 10 ilustram alguma etapas do processo investigativo utilizado. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 6

7 Quadro I-Metodologia de investigação para determinação do grau de risco potencial das edificações. Descrição das características da edificação: Localização da edificação/conjunto: Logradouro, Georeferenciamento através de GPS O QUE SE PROCURA COMO FAZER Nºs de blocos, pavimentos e Análise visual, consultar morador, documentar. apartamentos, idade da edificação. Caracterizar a arquitetura e elementos Copiar plantas ou na ausência, elaborar croqui estruturais: vãos principais, espessura das plantas baixa tipo, identificando espessura e de paredes, pé direito vãos Caracterização das principais alterações nos apartamentos do térreo. Tipos de laje e paredes de elevação Constatação elementos estruturadores: cintas, pilaretes, estruturação da caixa de escada e caixa dágua Caracterização da fundação: elaboração de croqui Caracterizar e avaliar a resistência de prismas de fundação. Tipo de esgotamento e existência de poços e cisternas. Caracterização das patologias existentes. Caracterização do tipo de recuperação já realizada Constatação da existência de calçadas, arborização próxima Com base na planta tipo, identificação das principais alterações(associada as direções principais das lajes) Visual: as nervuradas as fissuras longitudinais são indicativos, na dúvida, perfurar em três pontos. Paredes perfurar p/ identificar tipos de componentes Perfurar regiões potenciais: cantos de paredes, parede abaixo das lajes, visita a caixa dágua e coberta Escavar em dois pontos da fundação, retirar prismas e documentar, em croqui, detalhes construtivos e possíveis aspectos de degradação. Retirar amostras de prismas de fundações, preparar,ensaiar e avaliar capacidade de resistente. Visual investigativo, consultar morador, identificação de rua saneada e/ou inspeção. Observação visual, registrar digitalmente. Visual, consulta morador e investigação com escavação e perfuração. Visual ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 7

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9 3. MODELAGEM NUMÉRICA PARA DETERMINAÇÃO DO GRAU DE RISCO POTENCIAL AO DESABAMENTO A ISDR(2002) define risco como a probabilidade de ocorrência de danos resultantes da interação entre perigos naturais ou induzidos pelos homens e as condições de vulnerabilidade de um sistema, sendo o perigo considerado como ameaça potencial as pessoas ou bens que estão em exposição, Castro(2003). Neste contexto consideramos que os perigos naturais estão associados aos vícios construtivos inerentes ao sistema construtivo em alvenaria resistente. Segundo PIRES SOBRINHO e MELO(2002) esses vícios podem ser agrupados em : a)fragilidade da formulação teórica; b)limitação das características dos componentes do processo construtivo; c)limitação quanto ao empirismo; e d)limitação quanto a degradação dos materiais e interação com o meio. Já os perigos induzidos pelos usuários podem ser agrupados em: a)retirada de paredes e ampliações; b)construções de poços e plantio de árvores próximas; e c)falta de manutenção e de ações preventivas. Na modelagem numérica para o cálculo do índice de risco potencial ao desabamento, os principais fatores considerados para sua determinação foram agrupados em três diferentes grupos: I. Fatores que interferem nas tensões solicitantes e resistentes, cujos dados de entrada consideram a largura dos vão principal, a espessura e altura das paredes e a resistência das amostras retiradas na fundação; II. Fatores que consideram as características da edificação e da existência de elementos estruturantes, cujos dados de entrada estão discretizados em 3 níveis ; III. Fatores que consideram as interferências realizadas na edificação, sendo estes discretizados em 4 níveis. Os pesos e a formulação de cálculo foram atribuídas com base na experiência da equipe, técnicos com mais de 10 anos de investigação e elaboração de laudos em edificações similares, inclusive na participação da maioria dos laudos dos desabamentos citados. A escala de riscos seguiu as orientações praticadas pelas COMDECs- Comissões de Defasa Civil dos municípios, que divide em quatro níveis de risco: a) 0 a 1-Risco baixo; b)1 a 2 -Risco médio; c) 2 a 3 Risco alto; e d) 3 a 4 Risco muito alto. 4. APLICAÇÃO DA METODOLOGIA Objetivando validar a metodologia de cálculo e determinação do grau de risco potencial, esta foi aplicada a alguns estudos de caso desenvolvidos com a participação de equipe técnica do ITEP. Alguns desses casos foram os laudos técnicos sobre as causas de desabamento dos edifícios Bosque das Madeiras(Recife), Érica, Bloco B do Enseada do Serrambí (Olinda), Iju í(jaboatão dos Guararapes), alem de diversos laudos sobre a estabilidade de edifícios em alvenaria resistente em Pernambuco, Paraíba e Alagoas. A figura 2 apresenta a ficha de inspeção com as informações obtidas no laudo técnico do edifício Érica que colapsou em novembro de 1999 no bairro de Jardim Fragoso - Olinda. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC0000 9

10 FIGURA 2- Ficha de caracterização e determinação do grau de risco potencial do edf. Érica ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC

11 4.1 Aplicação aos edifícios em alvenaria resistente na RMR A Região Metropolitana do Recife(RMR) é formada por 14 Municípios, com área total de 2800 Km 2 e uma população estimada de 3 milhões de habitantes, representando 38% da população de Pernambuco.A maior concentração urbana se localiza em 5 municípios que juntos possui população estimada em 2,5 milhões de habitantes, desses cerca de 250 mil habitantes moram prédios construídos em alvenaria resistente, (prédios tipo caixão), representando cerca de 10% dessa população. A figura 3 mostra a disposição dos municípios na RMR e dados sobre área e população total, tendo como referência censo IBGE 2000 ( A figura 4 mostra, na forma de histogramas, a quantidade de edificações em alvenaria resistente nos cinco mais populosos municípios que compõe a RMR e uma estimativa da quantidade de usuários que habitam estas edificações Nº Edf em alvenaria resistente na RMR Recife Paulista Camaragibe Jaboatão Olinda 30 cadastrados IPTU Investigados FIGURA 03- Mapa da RMR FIGURA 04- Quantificação das edificações na RMR A aplicação desta metodologia iniciou pelo Município do Recife que apresentou 2290 edificações em alvenaria resistente, algumas compondo conjuntos residenciais com quantidade variável de edificações, outros em prédios individuais. Com a utilização de modelos estatísticos de amostragem, baseado na NBR 5426 Planos de Amostragem e Procedimentos na Amostragem por Atributos, foi possível selecionar 1417 edifícios, como representativo de conjuntos residenciais. Os resultados apresentados na figura 04 mostram o enquadramento das edificações em alvenaria resistente na Cidade do Recife por grau de risco. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC

12 Grau de risco potencial ao desabamento em Recife Número de edificações BAIXO MÉDIO ALTO MUITO ALTO Escala de risco Figura 04- edificações classificadas por grau de risco no Recife A aplicação desta metodologia no município do Paulista identificou 614 edificações em alvenaria resistente, algumas compondo conjuntos residenciais com quantidade variável de edificações, outros em pequenos conjuntos ou de prédios individuais. Os resultados apresentados na figura 05 mostram o enquadramento das edificações em alvenaria resistente no município do Paulista, por grau de risco. Número de edificações Grau de risco potencial ao desabamento em Paulista BAIXO MÉDIO ALTO MUITO ALTO Escala de risco Figura 05- edificações classificadas por grau de risco em Paulista No município do Camaragibe foram identificadas apenas 30 edificações em alvenaria resistente de três ou quatro, algumas compondo conjuntos residenciais com quantidade variável de edificações e poucos prédios individuais. Os resultados apresentados na figura 06 mostram o enquadramento das edificações em alvenaria resistente no município do Camaragibe, por grau de risco. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC

13 35 30 Grau de risco potencial ao desabamento em Camaragibe 29 Número de edificações BAIXO MÉDIO ALTO MUITO ALTO Escala de risco Figura 05- edificações classificadas por grau de risco em Camaragibe O município do Jaboatão dos Guararapes que possui cerca de 1200 edificações, a aplicação desta metodologia neste município está em fase de conclusão. Já o município de Olinda realizou a caracterização e determinação do grau de risco com base em outra metodologia. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS A problemática dos edifícios construídos em alvenaria resistente com três e quatro pavimento, atinge cerca de 10% da população das cinco principais cidades que compõe a RMR, principalmente das classes de renda média e baixa. O índice de desastre é considerado elevado, superior á 1/10.000/ano, principalmente quando considerado que se refere a um Bem permanente e envolvendo vidas. A aplicação da metodologia as edificações em alvenaria resistente possibilitou a montagem de um banco de dados com muitas e importantes informações sobre as características estruturais dessas edificações, acompanhadas de fotos, plantas e croquis, além do grau de risco potencial ao desabamento que possibilita planejar e priorizar a aplicação de estudos mais aprofundados(laudos técnicos) nas edificações que apresentem os maiores grau de risco. É fundamental que seja dada continuidade a metodologia desenvolvendo a segunda e terceira etapa, que consistem na elaboração de laudos técnicos que concluam sobre a segurança estrutural das edificações, indicando os elementos a serem reforçados e no desenvolvimento de projetos e execução de reforços nesses elementos das edificações. A Secretaria das Cidades, órgão do Governo Estadual e com ligação direta do Ministério das Cidades constituiu um Grupo de Trabalho, formado pelos cinco municípios, CREA, UPE, ITEP, CEHAB e ALEPE com o objetivo de articular o desenvolvimento de ações que possibilitem a realização das duas outras etapas da metodologia traçada. Um dos primeiros resultados obtidos neste GT foi o desenvolvimento de diretrizes contendo requisitos mínimos a serem considerados nas atividades de inspeção, elaboração de laudos e projetos executivos de recuperação de edifícios em alvenaria resistente. ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC

14 Uma outra ação integrada foi o envio deste trabalho a Assembléia Legislativa do Estado(ALEPE) para ser convertida em Lei Estadual, no sentido de orientar as ações de inspeção e vistorias neste tipo de edificação, evitando assim a banalização dos Laudos técnicos que tratam da segurança estrutural destas edificações. 6 REFERÊNCIAS CASTRO, A L C Manual de Desastres: desastres naturais. Ministérios da Integração Nacional. Brasília, 2003 CODECIPE- Causas do Desabamento do Edifício Érica, Jardim Fragoso, Olinda, Brasil, CODECIPE- Causas do Desabamento do Bloco "B" do Conjunto Residencial Enseada do Serrambi, Bultrins, Olinda, Brasil, CODECIPE- Causas do Desabamento do Bloco Posterior do Edifício Ijuí, Jaboatão do Guararapes, Brasil, ISDR- International Strategy for Desaster Reduction. Living with risk: a global review of desaster reduction initiatives. Preliminary version. Genova, Switzerland: UN/ISDR, 2002 OLIVEIRA, R.A. e PIRES SOBRINHO, C.W.A-Acidentes com prédios construidos com alvenaria resistente na região metropolitana do Recife, In 4ª International Conference on the Behaviour of Demaged Structures. João Pessoa,Brasil, 2005 OLIVEIRA, R.A, SILVA, F.A.N e PIRES SOBRINHO, C.W.A Edifícios construídos com alvenaria resistente em Pernambuco- situação atual e perspectiva futuras. Revista SINAENCO-PE, Recife, pgs , 2008 PIRES SOBRINHO, C.W.A e Melo, L.V- Sistema construtivo em alvenaria utilizado na região metropolitana do Recife: Razões técnicas de sua inviabilidade. VII International Seminar on Structural Masonry for Developing Countries. Belo Horizonte,Brasil, PIRES SOBRINHO, C.W.A et al- Metodologia para caracterização de grau de risco ao desabamento de edificações em alvenaria resistente IN: IX Congresso Latinoamericano de Patologia, Quito-Ecuador, ANAIS DO 51º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC