Sistemas_Estruturais_Cap_01

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Estruturas de Edificações
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10 Sistemas Estruturais Ilustrados
As edifi cações (ou seja, as construções relativamente 
permanentes que construímos sobre um terreno para 
fi ns habitáveis) se desenvolveram ao longo da história, 
partindo de abrigos rudimentares feitos com galhos de 
árvores, adobe e pedra até chegar às construções so-
fi sticadas atuais, construídas em concreto, aço e vidro. 
No decorrer da evolução da tecnologia da construção, 
algo que tem permanecido constante é a presença 
permanente de algum tipo de sistema estrutural capaz 
de suportar as forças da gravidade, do vento e, com 
frequência, dos terremotos.
Os sistemas estruturais podem ser defi nidos como con-
juntos estáveis de elementos projetados e construídos 
para agir como um todo no suporte e na transmissão 
seguros de cargas aplicadas ao solo, sem exceder os 
esforços permissíveis dos componentes. Ainda que as 
formas e os materiais dos sistemas estruturais tenham 
evoluído conforme os avanços tecnológicos e culturais, 
sem falar nas lições aprendidas a partir dos inúmeros 
colapsos estruturais, eles ainda são fundamentais para 
a existência de todas as edifi cações, independentemen-
te de sua escala, contexto ou uso.
A breve retrospectiva histórica que segue ilustra o 
desenvolvimento dos sistemas estruturais com o passar 
do tempo, desde as primeiras tentativas de se atender 
à necessidade humana fundamental de abrigo contra 
o sol, o vento e a chuva, até chegar aos grandes vãos 
estruturais, às grandes alturas e à complexidade cada 
vez maior da arquitetura moderna.
O período neolítico teve início com o advento da agricul-
tura (cerca de 8.500 a.C.) e entrou na primeira Idade do 
Bronze devido ao desenvolvimento das ferramentas de 
metal (cerca de 3.500 a.C.). A prática de utilizar cavernas 
como abrigo e moradia já existia há milênios e continuou 
a se desenvolver como uma forma arquitetônica, variando 
de extensões simples das cavernas naturais até templos 
e igrejas escavados na rocha, bem como cidades inteiras 
escavadas nas laterais das montanhas.
Era Neolítica: China, província do norte de Sha-
anxi. As habitações em cavernas permanecem 
até hoje.
3.400 a.C.: Os sumérios inven-
tam o tijolo de barro cozido.
Idade do Bronze
6.500 a.C.: Mehrgarh (Paquistão). 
Casas de adobe compartimentadas.
5.000 a.C.
7.500 a.C.: Catal Hüyük (Anató-
lia). Casas de adobe com pare-
des internas rebocadas.
5.000 a.C.: Banpo, China. Casas 
em forma de cabana que usam pi-
lares grossos para sustentar suas 
coberturas.
9.000 a.C.: Göbekli Tepe (Turquia). Os tem-
plos de pedra mais antigos do mundo.
ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES
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1 – Estruturas de Edifi cações 11
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
2.500 a.C. 1.000 a.C.
Ainda que as habitações em cavernas permaneçam 
em várias formas e em diferentes partes do mundo, 
a maioria da arquitetura é criada através da reunião 
de materiais para defi nir os limites espaciais, além de 
fornecer abrigo, acomodar atividades, celebrar eventos 
e representar algo. As primeiras habitações consistiam 
em estruturas rústicas de madeira com paredes de 
adobe e coberturas de fi bras vegetais (sapé). Às vezes, 
as casas eram escavadas no subsolo para se obter 
aquecimento e proteção adicionais; em outras oca-
siões, as habitações eram elevadas sobre palafi tas para 
melhorar a ventilação em climas quentes e úmidos, 
ou para serem construídas junto às margens de rios e 
lagos. O uso da madeira pesada para a sustentação de 
paredes e coberturas continuou a ser desenvolvido com 
o passar do tempo, e chegou a um estado de refi namen-
to principalmente na arquitetura da China, da Coreia e 
do Japão.
3.000 a.C.: Alvastra 
(Escandinávia). Casas de 
palafi ta.
2.500 a.C.: Grande Pirâmide de Quéops, 
Egito. Até o século XIX, essa pirâmide de 
pedra era a estrutura mais alta do mundo.
1.500 a.C.: Templo de Amon em Karnak, Egito. O 
Salão Hipostilo é um perfeito exemplar da cons-
trução em pedra arquitravada (coluna e lintel).
3.000 a.C.: Os egípcios misturam pa-
lha com lama para reforçar o adobe.
1.500 a.C.: Os egípcios trabalham 
com o vidro fundido.
1.350 a.C.: A dinastia Shang (China) de-
senvolve técnicas avançadas de fundição 
de bronze.
Idade do Ferro
2.600 a.C.: Harappa e Mohenjo-daro, Vale do In-
dus, atualmente Paquistão e Índia. Tijolos cozidos 
e falsos arcos.
Século XII a.C.: Arquitetura da Dinastia 
Zhou. As mísulas salientes dos capitéis 
ajudam a sustentar os beirais.
1.000 a.C.: Capadócia, Anatólia. 
Escavações extensas formavam 
casas, igrejas e monastérios.
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12 Sistemas Estruturais Ilustrados
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
500 a.C. 1 d.C.
Século V a.C.: Os chineses fun-
dem o ferro.
447 a.C.: Partenon, Atenas. O Templo de Atena Niké 
é considerado um paradigma da ordem dórica.
Século IV a.C.: Os babilônios 
e os assírios usam o betume 
como argamassa de alvenaria 
de tijolo e pedra.
Século IV a.C.: Os etruscos desenvol-
vem os arcos e as abóbadas de alve-
naria. Porta Pulchra, Perúgia, Itália.
Século III a.C.: Os romanos fazem 
concreto com pozolana.
Século III a.C.: A Grande Estupa de Sanchi, 
Índia. Monumento budista de pedra cinzelada.
200 a.C.: Índia. Numerosos exem-
plos das arquiteturas budista, jai-
nista e hindu escavados na rocha.
10 a.C.: Petra, Jordânia. Tú-
mulos do palácio parcialmen-
te escavados na rocha.
70 d.C.: Coliseu, Roma. 
Anfi teatro de concreto-
massa e tijolo revestido 
de pedra.
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1 – Estruturas de Edifi cações 13
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
800 d.C.
460 d.C.: Cavernas Yungang, China. Templos 
budistas escavados em penhascos de arenito.
Século II d.C.: O papel é inventado na China.
125 d.C.: O Panteon, Roma. 
Cúpula de concreto-massa com 
caixotões, a maior do mundo 
até o século XVIII.
Século III d.C.: Tikal, Guatemala. Cidade 
maia com pirâmides e palácios de pedra.
752 d.C.: Todaiji, Nara. O templo budista que é a 
maior construção de madeira do mundo. A recons-
trução atual tem dois terços do tamanho do templo 
original.
Século VII d.C.: Arquitetura da dinastia Tang. 
Estrutura de madeira resistente a terre-
motos, como colunas, vigas, terças e uma 
diversidade de mísulas salientes.
532-37 d.C.: Santa Sofi a, Istambul. Cúpula central sobre 
pendentes que permitem a transição da cúpula redonda 
para a planta quadrada. O concreto foi usado na constru-
ção das abóbadas e dos arcos dos pavimentos inferiores.
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14 Sistemas Estruturais Ilustrados
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
900 d.C.
1100: Chan Chan. Muros da cidadela fei-
tos de adobe revestido de estuque.
Século XV: Filippo Brunelleschi desenvol-
ve a teoria da perspectiva linear.
Sempre que havia pedras disponíveis, elas eram usadas 
primeiramente para estabelecer barreiras de defesa, 
mas serviam também como paredes portantes para 
sustentar os componentes horizontais de madeira dos 
pisos e coberturas. As abóbadas e cúpulas de alvenaria 
possibilitaram elevações mais altas e vãos maiores, 
enquanto o desenvolvimento dos arcos apontados, das 
colunas fasciculadas e dos arcobotantes permitiu a 
criação de estruturas de pedra mais leves, mais abertas 
e independentes das vedações externas.
1170: O ferro fundido é produzido na 
Europa.
1056: Pagode Sakyamuni, China. Pagode de 
madeira mais antigo e edifi cação de madeira 
mais alta do mundo, com 67,3 metros de altura.
1100: Lalibela, Etiópia.Conjunto 
de igrejas monolíticas escavadas 
na rocha.
1163-1250: Catedral de Notre Dame, Paris. A es-
trutura de pedra aparelhada utiliza arcobotantes 
de pedra externos para transmitir o empuxo para 
baixo e para fora da cobertura e das abóbadas para 
um contraforte.
Século XI: Igreja da Abadia de Saint Philibert, 
Tournus. Colunas cilíndricas desadornadas com 
mais de 1,2 metro de espessura para sustentar 
a nave central espaçosa e leve.
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1 – Estruturas de Edifi cações 15
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1400 d.C. 1600 d.C.
Início do século XVI: Os alto-fornos são 
capazes de produzir grandes quantidades 
de ferro fundido.
1506-1615: Basílica de São Pedro, Roma, 
Donato Bramante, Michelangelo e Giacomo 
della Porta. Até recentemente era a maior 
igreja já construída, cobrindo uma área de 23 
mil metros quadrados.
1687: Isaac Newton publica Princípios Matemáticos da Filosofi a Na-
tural, que descreve a gravitação universal e as três leis da dinâmica, 
lançando as bases da mecânica clássica.
Já no início do século VI d.C., as principais arcadas de 
Santa Sofi a, em Istambul, incorporaram barras de ferro 
como tirantes. Durante a Idade Média e a Renascença, 
o ferro foi usado em elementos tanto decorativos como 
estruturais (como tarugos, grampos e tensores), para 
reforçar as estruturas de alvenaria. Somente no século 
XVIII, porém, os novos métodos de produção permitiram 
a manufatura de ferro forjado e fundido em quantidades 
sufi cientes para que fossem usados como materiais 
estruturais nas estruturas em esqueleto de estações fer-
roviárias, mercados e outras edifi cações de uso público. 
Das paredes e pilares de pedra maciça se passa para as 
estruturas mais leves de ferro e aço.
Século XIII: Catedral de Florença, Itália. Filippo Brunelleschi projetou 
a cúpula com duas cascas, apoiada sobre um tambor, de forma a 
permitir uma construção sem a necessidade de andaimes partindo 
do chão.
1638: Galileu publica seu primeiro livro, Os Discursos e as Demons-
trações Matemáticas Relacionados a Duas Novas Ciências, sendo 
que as duas ciências em questão se referem à resistência dos mate-
riais e à dinâmica dos objetos.
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16 Sistemas Estruturais Ilustrados
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1700 1800
Final do século XVIII e início do século XIX: A Re-
volução Industrial provoca mudanças signifi cativas 
na agricultura, na manufatura e no transporte, 
alterando o ambiente socioeconômico e cultural da 
Grã-Bretanha e dos demais países.
1801: Thomas Young estuda 
a elasticidade e dá seu 
nome ao módulo de elasti-
cidade.
1779: Bry Higgins patenteia o cimento hi-
dráulico para uso em rebocos externos.
1738: Daniel Bernoulli associa a 
velocidade e a pressão dos fl uidos.
1778: Joseph Bramah patenteia 
uma bacia sanitária prática.
1735: Charles Maria de la Condamine 
descobre a borracha na América do Sul.
1711: Abraham Darby produz um ferro de alta 
qualidade fundido com coque e moldado em areia.
A calefação central foi adotada de maneira generalizada 
no início do século XIX, quando a Revolução Industrial 
resultou no aumento das edifi cações usadas para fi ns in-
dustriais, residenciais e de serviços.
1777-1779: Ponte de Ferro em Coal-
brookdale, Inglaterra. T. M. Pritchard.
1797: Tecelagem de linho Ditherington, Shrews-
bury, Inglaterra, William Strutt. A edifi cação com 
estrutura de aço mais antiga do mundo, com 
estrutura independente de pilares e vigas de 
ferro fundido.
1653: Taj Mahal, Agra, Índia. Mausoléu de mármore com cúpula 
branca jônica, construído em memória de Mumtaz Mahai, esposa 
do Imperador mughal Shah Jahan.
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1 – Estruturas de Edifi cações 17
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1860
1824: Joseph Aspdin paten-
teia a manufatura do cimento 
Portland.
1827: George Ohm formula sua lei que 
relaciona a corrente, a voltagem e a 
resistência.
Há evidências de que os chineses usaram uma mistura 
de cal e cinzas vulcânicas para construir as pirâmides 
de Shaanxi há milhares de anos, mas foram os romanos 
que desenvolveram o concreto hidráulico com uma 
cinza vulcânica (pozolana) semelhante ao concreto 
moderno feito com cimento Portland. A formulação 
do cimento Portland por Joseph Aspdin em 1824 e a 
invenção do concreto armado, atribuída a Joseph-Louis 
Lambot em 1848, estimularam o uso do concreto em 
estruturas arquitetônicas.
1853: Elisha Otis introduz o elevador de 
segurança para evitar a queda da cabina 
em caso de rompimento do cabo. O pri-
meiro elevador Otis foi instalado em Nova 
York em 1857.
1850: Henry Waterman inventa o elevador.
1867: Joseph Monier pa-
tenteia o concreto armado.
1855: Alexander Parkes patenteia 
o celulóide, o primeiro material de 
plástico sintético.
1851: Palácio de Cristal, Hyde Park, 
Londres, John Paxton. Unidades pré-
fabricadas de ferro forjado e vidro 
foram usadas para criar um espaço 
de exposições com 90 mil metros 
quadrados.
1868: Estação Saint Pancras, Londres, William Barlow. Arcos 
treliçados com tirantes abaixo do pavimento térreo para re-
sistir ao empuxo para fora.
A manufatura de aço moderna teve início em 1856, quando 
Henry Bessemer descreveu um processo relativamente barato 
para a produção do aço em larga escala.
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18 Sistemas Estruturais Ilustrados
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1875 1900
1896: Pavilhão da Rotunda, Exposição Industrial e Artística de Toda a 
Rússia, Nizhny Novgorod, Vladimir Shukhov. A primeira estrutura ten-
sionada em malhas de cabo de aço do mundo.
1881: Charles Louis Strobel padroniza os per-
fi s laminados de ferro forjado e os vínculos 
rebitados.
1889: Torre Eiffel, Paris, Gustave Eiffel. A torre 
substituiu o Monumento a Washington como a 
estrutura mais alta do mundo – título que reteve 
até a construção do Edifício Chrysler em Nova 
York, no ano de 1930.
1884: Edifício Home Insurance, Chicago, 
William Le Baron Jenney. A estrutura de aço 
e ferro fundido com 10 pavimentos sustenta a 
maior parte do peso dos pisos e das paredes 
externas.
1898: Piscina Coberta Pública, Gebweiler, 
França, Eduard Züblin. Estrutura abobadada 
de concreto armado que consiste em cinco 
pórticos indeformáveis com cascas fi nas 
conectando cada pórtico.
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UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1940
1919: Walter Gropius 
funda a Bauhaus.
1928: Eugène Freyssinet inven-
ta o concreto protendido.
1903: Alexander Graham Bell faz experimentos com as formas 
estruturais espaciais, levando ao desenvolvimento posterior das 
treliças espaciais por Buckminster Fuller, Max Mengeringhausen e 
Konrad Wachsmann.
1913: Jahrhunderthalle (Salão do Centenário), Breslau, Max Berg. Estrutura 
de concreto armado, incluindo uma cúpula com 65 metros de diâmetro, que 
infl uenciou o uso do concreto no fechamento de grandes espaços para uso 
público.
1922: Planetário, Jena, Alemanha, Walter 
Bauerfeld. Primeira cúpula geodésica con-
temporânea, derivada de um icosaedro.
1931: Edifício Empire State, Nova York, Shreve, 
Lamb e Harmon. O edifício mais alto do mundo 
até 1972.
1903: Edifício Ingalls, Cincinnati, 
Ohio, Elzner & Anderson. Primeiro 
arranha-céu de concreto armado.
443 m
Com o advento dos aços aperfei-
çoados e das técnicas de análise de 
esforços computadorizadas, as estru-
turas de aço se tornaram mais leves 
e seus vínculos mais complexos, 
permitindo uma grande variedade de 
formatos estruturais.
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20 Sistemas Estruturais Ilustrados
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
1955: Desenvolve-se o uso comercial de compu-
tadores.
1973: A elevação dos preços do petróleo estimula a 
pesquisa de fontes alternativas de energia, fazendo 
com que a conservação de energia se torne um elemen-
to importantíssimo para o projeto de arquitetura.
1950 1975
1972: Arena Aquática Olímpica, Munique, Alemanha, Frei Otto. Os 
cabos de aço foram combinados com membranas de lona para criar 
uma estrutura extremamente leve, capaz de vencer grandes vãos.
1943-59: Museu Guggenheim, Nova York, Frank Lloyd Wright.
1961: Arena Olímpica, Tóquio, Kenzo Tange. A 
maior estrutura de cobertura suspensa do mundo 
na época da construção, seus cabos de aço são 
suspensos por dois pilares de concreto armado.
1960: Palazzo dello Sport (Palácio do Esporte), Roma, Itália, 
Pier Luigi Nervi. Cúpula de concreto armado nervurada com 
100 metros de diâmetro, construída para os Jogos Olímpicos 
de Verão de 1960.
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1 – Estruturas de Edifi cações 21
UMA RETROSPECTIVA HISTÓRICA
750 m
600 m
450 m
300 m
150 m
1998: Torres Petronas, Kuala Lumpur, Malásia, 
Cesar Pelli. Os edifícios mais altos do mundo até a 
construção do Taipei 101, em 2004.
2004: Taipei 101, Taiwan, C. Y. Lee & Partners. 
Um edifício com estrutura de concreto e aço 
que utiliza um atenuador 
dinâmico de massa 
sintonizado.
Início em 2004: Burj Dubai, Emirados Árabes 
Unidos, Adrian Smith & SOM. É atualmente o 
edifício mais alto do mundo.
2000
1973: Casa de Ópera de Sydney, Jørn Utzon. Suas famosas cascas de coberturas consistem em nervuras de 
concreto pré-fabricadas e solidarizadas por uma capa de concreto moldado in loco.
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22 Sistemas Estruturais Ilustrados
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
A retrospectiva histórica apresentada nos dá uma ideia 
não apenas da evolução dos sistemas estruturais, mas 
da importância que eles tiveram, e continuam a ter, 
para o projeto de arquitetura. A arquitetura engloba 
qualidades estéticas inefáveis, porém sensíveis, que 
resultam da união do espaço, da forma e da estrutura. 
Ao fornecer a sustentação para outros sistemas de uma 
edifi cação e para nossas atividades, um sistema estru-
tural viabiliza o formato e a forma de uma edifi cação e 
de seus espaços – assim como nosso esqueleto dá for-
ma ao nosso corpo e sustenta nossos órgãos e tecidos. 
Logo, quando falamos de estruturas arquitetônicas, 
estamos nos referindo aos elementos que se unem com 
a forma e o espaço de maneira coerente.
Portanto, o projeto de uma estrutura arquitetônica 
envolve mais do que o dimensionamento adequado de 
qualquer elemento ou componente único, ou mesmo 
o projeto de qualquer vínculo estrutural específi co. 
Não se trata simplesmente de equilibrar e solucionar 
os esforços. Pelo contrário: exige-se a maneira pela 
qual a confi guração e a escala geral dos elementos 
estruturais, dos vínculos e das conexões encapsulam 
uma ideia arquitetônica, reforçam a forma estrutural e 
a composição espacial de um projeto proposto, e per-
mitem sua construtibilidade. Isso, então, demanda uma 
compreensão da estrutura como um sistema de partes 
interconectadas e inter-relacionadas, e um entendimen-
to dos tipos genéricos de sistemas estruturais, além 
da análise da capacidade de certos tipos de elementos 
estruturais e de seus vínculos.
Corte
Planta baixa do 
pavimento térreo
Planta baixa da estruturaO terreno e o contexto
Edifício do Parlamento, Chandigarh, Índia, 1951-63, Le Corbusier.
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1 – Estruturas de Edifi cações 23
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Para que possamos compreender o impacto dos siste-
mas estruturais no projeto de arquitetura, devemos ter 
ciência de como eles se relacionam com o conceito, a 
experiência e o contexto da edifi cação.
A composição formal e espacial.• 
A defi nição, a escala e as proporções dos volumes e • 
dos espaços.
As características das confi gurações, formas, • 
espaços, luz, cor, textura e padrões.
A organização das atividades humanas conforme sua • 
escala e dimensão.
O zoneamento funcional dos espaços de acordo com • 
a atividade-fi m e o uso.
A acessibilidade e as rotas de circulação horizontais • 
e verticais dentro da edifi cação.
A consideração das edifi cações como componentes • 
integrais dentro do ambiente natural e construído.
As características sensoriais e culturais do lugar.• 
As próximas seções deste capítulo descrevem em 
linhas gerais os principais aspectos dos sistemas es-
truturais que sustentam, reforçam e, em última análise, 
dão forma a uma ideia de arquitetura.
Iluminação natural
Diagrama compositivo
Estrutura de sustentação da organização espacial Estrutura de sustentação da ideia formal
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24 Sistemas Estruturais Ilustrados
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Intenção formal
O sistema estrutural pode se relacionar ao projeto 
arquitetônico de três maneiras fundamentais. Essas 
estratégias fundamentais são:
Exposição da estrutura• 
Ocultação da estrutura• 
Destaque da estrutura• 
Exposição da estrutura
Historicamente, os sistemas com paredes portantes 
de alvenaria de pedra e tijolo dominaram a arquitetura 
até o advento da construção em ferro e aço, no fi nal 
do século XVIII. Esses sistemas estruturais também 
funcionavam como os principais sistemas de vedação 
externa, e, consequentemente, expressavam a forma da 
arquitetura – em geral, de maneira objetiva e direta.
As modifi cações formais que eram feitas geralmente 
resultavam da modelagem ou do entalhe do material 
estrutural de maneira a criar elementos por adição, 
vazios por subtração ou relevos no interior da massa da 
estrutura.
Até na era moderna há exemplos de edifi cações que 
exibem seus sistemas estruturais (sejam eles de ma-
deira, aço ou concreto) e os utilizam de maneira efi caz 
como os principais “criadores” da forma arquitetônica.
Planta baixa
Igreja de São Sérgio e São Baco, Istambul, Turquia, 
527-36 a.C.. Os otomanos converteram essa igreja 
ortodoxa oriental em uma mesquita. Essa igreja inclui 
uma planta com cúpula centralizada, e muitos acredi-
tam que tenha servido como modelo para Santa Sofi a.
Corte
Centro Le Corbusier / Pavilhão Heidi Weber, Zurique, 1965, Le 
Corbusier. Uma estrutura de aço em forma de guarda-sol paira 
sobre uma estrutura independente de aço modulada, com late-
rais compostas por painéis e vidros de aço esmaltado.
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1 – Estruturas de Edifi cações 25
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Ocultação da estrutura
Nessa estratégia, o sistema estrutural é ocultado ou obs-
curecido pelo revestimento externo e pela cobertura da 
edifi cação. Algumas razões para a ocultação da estrutura 
são práticas (como o revestimento dos elementos estru-
turais para torná-los resistentes ao fogo) ou contextuais 
(quando a forma externa desejada difere das necessida-
des espaciais internas). No último caso, a estrutura pode 
organizar os espaços internos, enquanto a forma da pele 
externa responde ao terreno ou a outros condicionantes.
O projetista talvez opte pela liberdade de expressão 
quando se trata da pele, sem considerar como o sis-
tema estrutural possa ajudar ou afetar as decisões 
formais. Por outro lado, o sistema estrutural pode ser 
obscurecido por pura negligência, e não de maneira in-
tencional. Em ambos os casos, surgem questões legíti-
mas sobre o projeto, pois não se sabe se ele resulta de 
uma intenção, se é acidental, proposital ou, em último 
caso, se decorre da falta de cuidado.
Salão daOrquestra Filarmônica, Berlim, Alemanha, 
1960-63, Hans Scharoun. Um exemplo do movimento 
expressionista, essa sala de concertos tem uma estru-
tura assimétrica com cobertura de concreto semelhante 
a uma tenda e um palco centralizado em relação às 
arquibancadas. Sua aparência externa é subordinada às 
exigências acústicas e funcionais da sala de concertos.
Museu Guggenheim, Bilbao, Espanha, 1991-97, Frank 
Gehry. Uma novidade quando concluído, esse museu de 
arte contemporânea é famoso por suas formas escultóri-
cas revestidas de chapas de titânio. Ainda que seja difícil 
compreendê-lo nos termos da arquitetura tradicional, a 
defi nição e a construtibilidade das formas aparentemente 
aleatórias se tornaram possíveis devido ao uso dos apli-
cativos CATIA, uma suíte integrada do CAD (Computer 
Aided Design, ou Projeto Assistido por Computador), CAE 
(Computer Aided Engineering, ou Engenharia Assistida 
por Computador) e CAM (Computer Aided Manufacturing, 
ou Manufatura Assistida por Computador).
Planta baixa do nível inferior
Corte
Ching_01.indd 25Ching_01.indd 25 15.10.09 12:37:3115.10.09 12:37:31
26 Sistemas Estruturais Ilustrados
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Destaque da estrutura
Em vez de fi car meramente exposto, o sistema estrutu-
ral pode ser explorado como uma característica do pro-
jeto, celebrando a forma e a materialidade da estrutura. 
O aspecto geralmente exuberante das estruturas em 
casca e membrana faz com que elas sejam as candida-
tas mais adequadas para essa categoria.
Também existem estruturas que dominam pela força 
pura utilizada para expressar a maneira como lidam 
com os esforços que agem sobre elas. Esses tipos de 
estruturas geralmente se tornam ícones devido à sua 
imagem impressionante. Dentre os exemplos, desta-
cam-se a Torre Eiffel e a Ópera de Sidney.
Para determinar se uma edifi cação celebra sua estru-
tura ou não, precisamos diferenciar com cuidado a ex-
pressão estrutural das formas expressivas que não são 
realmente estruturais, mas apenas aparentam ser.
Los Manantiales, Xochimilco, México, 1958, Félix 
Candela. A estrutura de concreto em casca é for-
mada por uma série de paraboloides hiperbólicos, 
interseccionados numa planta baixa radial.
Capela da Academia da Força Aérea, Colorado Springs, 
Colorado, Estados Unidos, 1956-62, Walter Netsch/
Skidmore, Owings e Merril. A estrutura ascendente, 
composta por 100 tetraedros idênticos, desenvolve a 
estabilidade através da triangulação das unidades estru-
turais individuais, além dos volumes triangulares.
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1 – Estruturas de Edifi cações 27
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Terminal Principal, Aeroporto Internacional Dulles, Chantilly, 
Virgínia, Estados Unidos, 1958-62, Eero Saarinen. Cabos em 
catenária suspensos entre duas longas colunatas inclinadas 
para fora e com colunas de seção variável sustentam uma 
bela casca de concreto curva que nos remete à ideia de voar.
Banco HSBC, Hong Kong, China, 1979-85, Norman Foster. Oito 
grupos de quatro colunas de aço revestidas de alumínio se 
erguem e sustentam cinco megatreliças planas em forma de 
cabide, às quais estão atirantadas as lajes de piso de todos os 
pavimentos.
Planta baixa parcialElevação e planta baixa esquemática da estrutura
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28 Sistemas Estruturais Ilustrados
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Composição espacial
A forma de um sistema estrutural e o padrão de seus ele-
mentos de transferência de cargas e cobertura podem se 
relacionar com o leiaute espacial e a composição do proje-
to de duas maneiras fundamentais. A primeira trata da cor-
respondência entre a forma do sistema estrutural e a forma 
da composição espacial. A segunda consiste num encaixe 
menos rígido, no qual a forma e o padrão estruturais permi-
tem mais liberdade ou fl exibilidade no leiaute espacial.
Correspondência
Quando há uma correspondência entre a forma estrutural e a 
composição espacial, o padrão dos sistemas de transferên-
cia de cargas e cobertura talvez determine a disposição dos 
espaços no interior de uma edifi cação, ou o leiaute espacial 
talvez sugira um tipo específi co de sistema estrutural. O que 
vem primeiro no processo de elaboração do projeto?
Em casos ideais, consideramos que tanto o espaço como a 
estrutura determinam a forma arquitetônica. No entanto, 
a composição dos espaços conforme as necessidades e os 
desejos costuma preceder a refl exão referente à estrutura. 
Por outro lado, às vezes a forma estrutural pode ser a força 
motriz do processo de elaboração do projeto.
De qualquer maneira, os sistemas estruturais que determi-
nam um padrão espacial com tamanhos e dimensões espe-
cífi cos, ou mesmo um padrão de uso, talvez não viabilizem 
a fl exibilidade necessária para usos ou adaptações futuros.
Diagramas estruturais e espaciais na planta baixa e no corte. Casa del Fascio, Como, Itália, 1932-35, Giuseppe Terragni.
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1 – Estruturas de Edifi cações 29
ESTRUTURAS ARQUITETÔNICAS
Contraste
Sempre que há uma falta de correspondência entre a 
forma estrutural e a composição espacial, qualquer um 
dos fatores pode ser o dominante. A estrutura talvez 
seja grande o bastante para proteger ou abarcar uma 
série de espaços dentro de seu volume, ou a composi-
ção espacial talvez domine uma estrutura internalizada. 
Um sistema estrutural irregular ou assimétrico é capaz 
de criar uma vedação externa para uma composição 
espacial mais regular; por outro lado, uma grelha estru-
tural talvez forneça um conjunto ou rede uniforme de 
pontos contra os quais uma composição espacial mais 
livre pode ser calibrada ou contrastada.
Uma distinção entre o espaço e a estrutura talvez seja 
necessária para fazer com que o leiaute seja fl exível, 
para permitir o crescimento e a ampliação, para tornar 
visível a identidade dos diferentes sistemas e instala-
ções da edifi cação, ou para expressar as diferenças en-
tre as necessidades, os desejos e as relações internas 
e externas.
Sala Sinopoli, Parco della Musica, Roma, Itália, 1994-
2002, Renzo Piano. Uma estrutura secundária sustenta 
uma cobertura revestida de folhas de chumbo e proje-
tada de forma a reduzir o ingresso de ruídos externos 
no auditório, enquanto a estrutura primária sustenta as 
superfícies internas em cerejeira, que podem ser regu-
ladas para melhorar o ambiente acústico.
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30 Sistemas Estruturais Ilustrados
SISTEMAS ESTRUTURAIS
Os sistemas podem ser defi nidos como um conjunto 
de partes inter-relacionadas ou interdependentes que 
formam um todo mais complexo e unifi cado, servindo a 
um fi m comum. As edifi cações podem ser vistas como 
uma materialização de vários sistemas e subsistemas 
que precisam, necessariamente, estar relacionados, co-
ordenados e integrados entre si, e também com a forma 
dimensional e com a organização espacial do prédio 
como um todo.
O sistema estrutural de uma edifi cação, em particu-
lar, é formado por um conjunto estável de elementos 
estruturais, projetados e construídos para sustentar e 
transmitir as cargas impostas até o chão de maneira 
segura, sem exceder os esforços permissíveis de seus 
elementos. Cada elemento estrutural possui caracterís-
ticas únicas e se comporta de maneira única sob cargas 
impostas. Contudo, antes que os elementos e compo-
nentes estruturais possam ser isolados para fi ns de es-
tudo e resolução, é importante que o projetista entenda 
como o sistema estrutural acomoda e sustenta, de 
maneira holística, as formas, os espaços e as relações 
programáticas e contextuais do projeto arquitetônico.
Independentemente do tamanho e da escala daedifi -
cação, seu sistema estrutural contém sistemas físicos 
de estrutura e vedação que defi nem e organizam suas 
formas e espaços. Esses elementos, por sua vez, podem 
ser divididos em subestrutura e superestrutura.
Subestrutura
A subestrutura é a divisão mais inferior de uma edi-
fi cação (suas fundações), construída parcial ou com-
pletamente abaixo da superfície do solo. Sua função 
primária consiste em sustentar e ancorar a superestru-
tura acima, além de transmitir suas cargas para o solo 
com segurança. Uma vez que funciona como um vínculo 
crítico para a distribuição e a resolução das cargas da 
edifi cação, o sistema de fundações (mesmo que, em ge-
ral, não fi que à vista) deve ser projetado para acomodar 
a forma e o leiaute da superestrutura acima, e também 
para responder às condições variáveis do solo, das ro-
chas e da água subterrâneas.
As principais cargas impostas sobre a fundação consis-
tem numa combinação das cargas mortas (peso próprio) 
e das cargas acidentais (ou de serviço), que agem verti-
calmente sobre a superestrutura. Além disso, o sistema 
de fundação deve ancorar a superestrutura contra as 
oscilações provocadas pelo vento, o tombamento e as 
pressões ascendentes ou a sucção do vento, além de 
suportar movimentos súbitos do solo em caso de terre-
moto, e resistir à pressão imposta pela água do lençol 
freático e pela massa do solo lateral sobre as paredes 
do subsolo. Em alguns casos, o sistema de fundação 
talvez precise resistir ao empuxo das estruturas tensio-
nadas ou com arcos.
Solo ou rochas de sustentação
Su
pe
re
st
ru
tu
ra
Su
be
st
ru
tu
ra
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1 – Estruturas de Edifi cações 31
SISTEMAS ESTRUTURAIS
O terreno e o contexto de uma edifi cação infl uenciam o tipo de 
subestrutura selecionada e, consequentemente, o padrão espacial 
projetado.
Relação com a superestrutura: O tipo e o padrão dos elementos • 
de fundação exigidos infl uenciam, ou até determinam, o leiaute 
dos apoios da superestrutura. Para a efi ciência estrutural, 
sempre que possível é preciso manter a continuidade vertical 
na transmissão de cargas.
Tipo de solo: A integridade da estrutura de uma edifi cação • 
depende, em última análise, da estabilidade e da resistência 
sob carregamento do solo ou rocha sob a edifi cação. A 
capacidade de carregamento do solo ou rocha pode, portanto, 
limitar o dimensionamento de uma edifi cação ou exigir 
fundações mais profundas.
Relação com a topografi a: As características topográfi cas • 
de um terreno possuem implicações e consequências tanto 
ecológicas como estruturais, exigindo que todas as implantações 
considerem os padrões de escoamento naturais, as condições 
que podem acarretar o alagamento, a erosão ou o recalque, e as 
providências a serem tomadas para a proteção do hábitat.
Fundações superficiais
As fundações superfi ciais são usadas sempre que um solo estável 
e com capacidade de carregamento adequada estiver relativa-
mente perto da superfície. Elas são colocadas diretamente sob a 
parte mais baixa de uma subestrutura, e transferem as cargas da 
edifi cação diretamente para o solo de apoio, por meio da pressão 
vertical. As fundações superfi ciais podem assumir uma das for-
mas geométricas a seguir:
Pontuais: sapatas• 
Em linha: muros de arrimo e sapatas corridas• 
Planas: radiers – lajes de concreto espessas e extremamente • 
armadas, que atuam como uma única sapata monolítica para 
vários pilares ou uma edifi cação inteira – são usados sempre 
que a capacidade de carregamento permissível de um solo de 
fundação é baixa em relação às cargas da edifi cação, e quando 
as sapatas dos pilares internos se tornam tão grandes que é 
mais econômico fundi-las numa laje única. Os radiers podem ser 
enrijecidos por meio de uma grelha de nervuras, vigas ou paredes.
Fundações profundas
As fundações profundas são formadas por tubulões ou estacas 
cravados que descem em um solo inadequado para transferir as 
cargas da edifi cação até um estrato rochoso com capacidade de 
carregamento mais adequada, ou areias densas e pedras bem 
abaixo da superestrutura.
O tamanho de uma sapata é 
determinado por sua carga e pela 
capacidade de carregamento do 
solo de apoio.
Sapatas
Radiers
Sapatas corridas
Fundações profundas
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32 Sistemas Estruturais Ilustrados
SISTEMAS ESTRUTURAIS
Superestrutura
A superestrutura, ou o comprimento vertical da edifi ca-
ção acima das fundações, é formada pela pele e pela 
estrutura interna que defi ne a forma da edifi cação, bem 
como por seu leiaute e sua composição espaciais.
Pele
A pele ou vedação externa de uma edifi cação (com-
posta pela cobertura e pelas paredes externas, janelas 
e portas) fornece proteção e abrigo para os espaços 
internos da edifi cação.
A cobertura e as paredes externas protegem os • 
espaços internos contra os rigores do clima, e 
também controlam a umidade, o calor e o fl uxo de ar 
através das diversas camadas de uma construção.
As paredes externas e a cobertura também reduzem • 
os ruídos e proporcionam segurança e privacidade 
para os usuários da edifi cação.
As portas possibilitam o acesso físico.• 
As janelas fornecem o acesso da luz, do ar e das • 
vistas.
Estrutura
O sistema estrutural é necessário para sustentar a pele 
da edifi cação, bem como seus pisos internos e paredes 
externas e internas; além disso, transfere as cargas 
impostas para a subestrutura.
Os pilares, as vigas e as paredes portantes • 
sustentam as estruturas do piso e do telhado.
As estruturas de piso são as bases planas e • 
niveladas do espaço interno que sustentam nossas 
atividades internas e o mobiliário.
As paredes estruturais internas e as paredes internas • 
não portantes subdividem o interior da edifi cação em 
unidades espaciais (cômodos).
Os elementos que resistem aos esforços laterais são • 
lançados para fornecer estabilidade lateral.
No processo de construção, a superestrutura se eleva 
a partir da subestrutura, seguindo o mesmo caminho 
utilizado para transmitir suas cargas.
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1 – Estruturas de Edifi cações 33
SISTEMAS ESTRUTURAIS
A intenção formal de um projeto de arquitetura pode 
ser oferecida, fornecida, sugerida ou determinada pelo 
terreno e pelo contexto, pelo programa e pela função, 
ou pelos objetivos e pelo signifi cado. Além de consi-
derar as opções formais e espaciais, também devemos 
contemplar nossas opções estruturais (a palheta de 
materiais, os tipos de apoios e elementos horizontais, e 
os sistemas de resistência aos esforços laterais). Essas 
escolhas são capazes de infl uenciar, sustentar e refor-
çar as dimensões formais e espaciais de um projeto.
Tipo de sistema estrutural• 
Leiaute e padrão dos apoios• 
Vãos vencidos e proporções• 
Tipos de sistemas de vencimento de vãos• 
Sistemas de travamento lateral (contraventamento)• 
Palheta de materiais estruturais• 
Numa etapa posterior do processo de elaboração do 
projeto, também será preciso investigar a forma e a 
dimensão dos componentes estruturais, além dos deta-
lhes das conexões. Porém, as decisões de larga escala 
supracitadas vêm em primeiro lugar, uma vez que deter-
minam a direção e estabelecem os parâmetros para o 
desenvolvimento do projeto e dos detalhes.
Ching_01.indd 33Ching_01.indd 33 15.10.09 12:37:3115.10.09 12:37:31
34 Sistemas Estruturais Ilustrados
SISTEMAS ESTRUTURAIS
Tipos de sistemas estruturais
Considerando uma atitude específi ca em relação à função 
expressiva do sistema estrutural e da composição espacial 
desejada, é possível fazer escolhas adequadas para um 
sistema estrutural desde que entendamos os atributos 
formais que os vários sistemasdesenvolvem ao responder 
aos esforços impostos e ao redirecionar essas solicitações 
para suas fundações.
As estruturas de massa ativa redirecionam as forças • 
externas principalmente através do volume e da 
continuidade do material, como vigas e pilares.
As estruturas de vetor ativo redirecionam as forças • 
externas principalmente através da composição dos 
elementos de tração e compressão, como uma treliça.
As proporções dos elementos estruturais (como paredes • 
portantes, lajes de piso e de cobertura, abóbadas e 
cúpulas) nos fornecem evidências visuais de suas 
funções dentro do sistema estrutural, bem como da 
natureza de seu material. Uma parede de alvenaria, que 
é resistente à compressão, mas relativamente fraca em 
termos de fl exão, será mais espessa do que uma parede 
de concreto armado exercendo a mesma função. Um pilar 
de aço é mais fi no do que um pilar de madeira suportando 
a mesma carga. Uma laje de concreto armado de quatro 
polegadas vencerá um vão superior ao vencido por um 
tablado de madeira de quatro polegadas.
As estruturas de superfície ativa redirecionam as forças • 
externas principalmente ao longo da continuidade de uma 
superfície, como uma estrutura em lâmina ou casca.
As estruturas de forma ativa redirecionam as forças • 
externas principalmente através da forma de seu 
material, como um sistema em arco ou cabo.
Para fi ns de estabilidade, as estruturas dependem • 
menos do peso e da rigidez dos materiais, e mais de sua 
geometria, como ocorre com as estruturas em membrana 
e as treliças espaciais. Nesse caso, os elementos fi carão 
cada vez mais fi nos até perder sua capacidade de gerar a 
escala e a dimensão de um espaço.
Ching_01.indd 34Ching_01.indd 34 15.10.09 12:37:3115.10.09 12:37:31
1 – Estruturas de Edifi cações 35
SISTEMAS ESTRUTURAIS
Análise e projeto de estruturas
Antes de se passar para a discussão do projeto de estru-
turas, talvez seja útil estabelecer uma distinção entre o 
projeto estrutural e a análise estrutural. A análise estru-
tural busca determinar a capacidade de uma estrutura, 
ou qualquer dos elementos que a constituem, sejam eles 
existentes ou pressupostos, de transmitir com segurança 
um determinado conjunto de cargas sem sobrecarregar 
os materiais ou provocar deformações excessivas, consi-
derando o arranjo, o formato e as dimensões dos elemen-
tos, os tipos de vínculos e apoios utilizados e os esforços 
permissíveis dos materiais utilizados. Em outras palavras, 
a análise estrutural ocorre somente com uma estrutura 
específi ca e com certas condições de carregamento.
O projeto de estruturas, por outro lado, se refere ao pro-
cesso de distribuir, interconectar, dimensionar e propor-
cionar os elementos de um sistema estrutural, de forma 
a transferir com segurança um determinado conjunto 
de cargas sem exceder os esforços permissíveis dos 
materiais utilizados. Similarmente a outras atividades 
de projeto, o projeto de estruturas deve operar num am-
biente de incertezas, ambiguidades e arredondamentos. 
Ele é a busca por um sistema estrutural que atenda à 
demanda das cargas, mas que também aborde o projeto 
arquitetônico, de urbanismo e as questões do programa 
de necessidades em questão.
O primeiro passo no processo de projeto de estruturas 
talvez seja estimulado pela natureza do projeto arquite-
tônico, pelo terreno e pelo contexto, ou pela disponibili-
dade de determinados materiais.
A ideia por trás do projeto de arquitetura talvez gere • 
um tipo específi co de confi guração ou padrão.
O terreno e o contexto podem sugerir um • 
determinado tipo de resposta estrutural.
Os materiais estruturais talvez sejam determinados • 
pelas exigências impostas pelo código de obras, pelo 
fornecimento, pela disponibilidade de mão de obra 
ou pelos custos.
Assim que o tipo de sistema estrutural, sua confi gu-
ração ou padrão e a palheta de materiais estruturais 
forem projetados, o processo de projeto poderá passar 
para o dimensionamento e a proporção dos vínculos 
e dos elementos individuais, além dos detalhes das 
conexões.
Por questões de clareza, os elementos que resistem • 
aos esforços laterais foram omitidos. Veja o Capítulo 
5 para os sistemas e estratégias de resistência aos 
esforços laterais.
Projeto de estruturas
Análise estrutural
O projeto de estruturas e a construção 
da edifi cação geralmente operam do solo 
para cima, enquanto a análise estrutural é 
feita de cima para baixo.
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36 Sistemas Estruturais Ilustrados
SISTEMAS ESTRUTURAIS
Detalhamento das conexões
A maneira como as forças são transferidas de um 
elemento estrutural para outro e o sistema estrutural 
funciona como um todo depende, em grande parte, dos 
tipos de vínculos e conexões utilizados. Há três maneiras 
de conectar os elementos estruturais entre si.
As juntas de topo permitem que um dos elementos • 
seja contínuo, e, em geral, exigem um terceiro 
elemento mediador para fazer a conexão.
As juntas sobrepostas permitem que todos os • 
elementos conectados passem uns pelos outros e 
atuem de maneira contínua ao longo da junta.
Os elementos de conexão também podem ser • 
moldados ou confi gurados de maneira a formar uma 
conexão estrutural.
Também é possível categorizar as conexões estruturais 
conforme uma base geométrica.
Pontuais: conexões parafusadas• 
Em linha: conexões soldadas• 
Planas: conexões coladas• 
Existem três tipos fundamentais de conexões estruturais.
As juntas de pino permitem a rotação, mas resistem • 
à translação em qualquer direção.
As juntas articuladas com roletes permitem a • 
rotação, mas resistem à translação numa direção 
perpendicular para dentro ou em direção contrária à 
sua face.
As juntas rígidas mantêm a relação regular entre • 
os elementos conectados, impedem a rotação e a 
translação em qualquer direção e fornecem tanto 
força como resistência a momentos fl etores.
Os suportes em cabo, ou ancoragens, permitem a • 
translação, mas resistem à translação somente na 
direção do cabo.
Juntas de 
topo
Juntas sobrepostas Juntas de encaixe
Pontuais: conexões para-
fusadas
Em linha: conexões sol-
dadas
Planas: conexões coladas
Juntas de pino Juntas articuladas com 
roletes
Juntas rígidas
Ancoragem com cabos e suportes
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1 – Estruturas de Edifi cações 37
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
No processo de projeto, costumamos pensar primeiro 
no padrão holístico mais amplo antes de considerar as 
unidades estruturais elementares que compõem o todo 
maior. Portanto, quando estabelecemos estratégias 
para desenvolver a planta baixa estrutural de uma 
edifi cação, é preciso considerar tanto a natureza da 
composição arquitetônica como o tipo e a confi guração 
dos elementos estruturais. Isso leva a uma série de 
questões fundamentais:
Projeto da edificação
Existe uma forma geral obrigatória ou a composição • 
arquitetônica é formada por partes articuladas? Em 
caso positivo, essas partes devem ser ordenadas de 
maneira hierárquica?
Os principais elementos arquitetônicos são planos ou • 
lineares por natureza?
Programa de necessidades
Há relações obrigatórias entre a escala desejável e • 
a proporção dos espaços do programa, a capacidade 
de vencimento de vãos do sistema estrutural e o 
leiaute resultante e os espaçamentos dos apoios?
Há alguma razão espacial que justifi que o uso de • 
sistemas horizontais unidirecionais ou bidirecionais?
Integração dos sistemas
Como é possível integrar os sistemas mecânicos e as • 
demais instalações do prédio ao sistema estrutural?
Exigências dos códigos de obras
Quais são as exigências dos códigos de obras para o • 
uso previsto, a ocupação e a escala da edifi cação?
Quais são os tipos de construção e materiaisde • 
construção necessários?
Viabilidade econômica
Como a disponibilidade de materiais, os processos • 
de fabricação, as exigências de transporte, as 
exigências de mão de obra e equipamentos e o 
tempo de execução infl uenciam a escolha do sistema 
estrutural?
É necessário prever a ampliação e a expansão, seja • 
horizontal ou verticalmente?
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38 Sistemas Estruturais Ilustrados
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Condicionantes legais
Existe uma relação regulamentada entre o tamanho 
(altura e área) da edifi cação e o uso previsto, o nível de 
ocupação e o tipo de construção. A compreensão da 
escala projetada para a edifi cação é importante, já que 
o tamanho da edifi cação está associado ao tipo de sis-
tema estrutural necessário e aos materiais que podem 
ser usados na estrutura e na construção.
Regulamentos municipais de ocupação dos 
terrenos
Os regulamentos municipais de ocupação de terrenos 
delimitam o volume permissível (altura e área) e o formato 
da edifi cação com base em sua localização no município 
e sua posição dentro do terreno, geralmente mediante a 
especifi cação de vários aspectos do dimensionamento.
A parcela do solo que pode ser coberta por • 
uma estrutura e a área de piso total que pode 
ser construída costumam ser expressas como 
percentuais da área do terreno.
A largura e a profundidade máximas de uma • 
edifi cação podem ser expressas como percentuais 
das dimensões do terreno.
Os regulamentos municipais também podem • 
especifi car a altura da estrutura para uma área 
específi ca, de forma a garantir a luz, o ar e o espaço 
adequados, além de melhorar o ambiente urbano e 
para os pedestres.
O tamanho e a forma da edifi cação também são con-
trolados indiretamente através da especifi cação das 
distâncias obrigatórias mínimas entre a edifi cação e as 
divisas do terreno, fornecendo ar, luz, acesso solar e 
privacidade.
Divisas• 
Recuos frontal, lateral e de fundos• 
Uso e ocupação
Tipo de construção
Altura e área da edifi cação
Ching_01.indd 38Ching_01.indd 38 15.10.09 12:37:3215.10.09 12:37:32
1 – Estruturas de Edifi cações 39
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Os códigos de obra especifi cam as classes (ou tempos) 
de resistência ao fogo dos materiais e da construção 
necessárias para a edifi cação, conforme sua localiza-
ção, seu uso e sua ocupação, além da altura e da área 
por pavimento.
Altura e área da edificação
Além dos regulamentos municipais que limitam o uso e a 
área de piso total, a altura e o volume de uma edifi cação, 
existem normas de construção (como o International 
Building Code®, ou IBC) que limitam a altura e a área 
máxima de cada pavimento da edifi cação conforme o tipo 
de construção e o grupo de ocupação, expressando a re-
lação intrínseca entre o grau de resistência ao fogo, o ta-
manho da edifi cação e o tipo de ocupação. Quanto maior 
for a edifi cação, maior será o número de ocupantes, mais 
sujeita a riscos será a edifi cação e mais resistente ao 
fogo a estrutura deve ser. O objetivo consiste em prote-
ger a edifi cação do fogo e conter o incêndio pelo tempo 
necessário para evacuar os usuários com segurança e 
para que ocorra o combate ao incêndio. A limitação de 
tamanho pode ser excedida se a edifi cação contar com 
um sistema de chuveiros automáticos (sprinklers), ou se 
for dividida com paredes corta-fogo em áreas que não 
excedem a limitação de tamanho imposta.
Classifi cações de ocupação
A Reunião
 Auditórios, teatros e estádios
B Trabalho
 Escritórios, laboratórios e equipamentos de ensino 
superior
E Educacional
 Equipamentos de ensino infantil e escolas até o 3º 
ano do ensino médio
F Fábricas e Indústrias
 Equipamentos de fabricação, montagem ou manufa-
tura
H Alto Risco
 Equipamentos que lidam com uma quantidade de 
materiais perigosos de natureza específi ca
I Institucional
 Equipamentos para uso supervisionado, como hos-
pitais, casas de repouso e reformatórios
M Comércio varejista
 Lojas para exposição e venda de mercadorias
R Residencial
 Casas, edifícios de apartamento e hotéis
S Depósito
 Galpões e assemelhados
U Utilidades
A 
al
tu
ra
 d
a 
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çã
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de
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r e
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40 Sistemas Estruturais Ilustrados
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Altura e área máximas de uma edifi cação
Na Tabela IBC 503, usada nos Estados Unidos, a altura 
e a área permitida para uma edifi cação são determina-
das pela intersecção do grupo de ocupação e do tipo 
de construção. Uma vez que a ocupação costuma ser 
determinada antes das alturas e das áreas, a tabela 
geralmente se lê a partir da lista dos grupos de ocu-
pação, até que seja encontrada a ocupação mais ade-
quada para o projeto da edifi cação. A seguir, a leitura 
transversal leva às alturas permissíveis e às áreas da 
edifi cação com base nos tipos de construção.
Observe que a distinção entre as categorias de constru-
ção A e B trata dos tempos de resistência ao fogo. Já 
que a categoria A tem uma resistência ao fogo maior, 
as edifi cações do Tipo A têm, em qualquer construção, 
alturas e áreas permissíveis mais altas em relação 
às edifi cações do Tipo B. Se utilizarmos o princípio de 
classifi car a ocupação pelo grau de risco e os tipos de 
edifi cação pela resistência ao fogo, quanto maior for o 
nível de segurança contra incêndio, maior e mais alta 
pode ser a edifi cação.
As alturas são expressas de duas maneiras. A primeira 
é a altura em pés em relação ao nível da rua, e, geral-
mente, não depende da ocupação, mas está vinculada 
à resistência ao fogo. A segunda, por sua vez, é a altura 
em pavimentos, e está vinculada à ocupação. Ambos 
os conjuntos de critérios se aplicam a cada análise. 
Isso evita alturas excessivas entre os pisos, que podem 
resultar numa edifi cação mais alta do que o limite em 
pés em relação ao nível da rua, caso as alturas deixem 
de ser tabuladas.
A ilustração da página seguinte mostra a relação da 
ocupação e do tipo de construção com as áreas de 
construção e alturas permissíveis. Os exemplos ressal-
tam as diferenças à medida que passamos das constru-
ções do Tipo I (com classifi cação de resistência ao fogo) 
para as do Tipo V (sem classifi cação de resistência ao 
fogo).
Au
m
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ci
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ao
 fo
go
Diminuição do número de usuários
Tipo de construção
I II III IV V
À medida que a resistência de uma construção 
diminui, também diminuem a altura e a área permis-
síveis da edifi cação, além do número permissível de 
usuários
Altura em pés acima 
do nível da rua 
(Altura da edifi cação)
Grupo (ocupação)
A (Reunião)• 
B (Trabalho)• 
E (Educacional)• 
F (Fábrica)• 
H (Alto Risco)• 
I (Institucional)• 
M (Comercial)• 
R (Residencial)• 
S (Depósito)• 
U (Utilidades)• 
Tabela IBC 503
Tipo de construção
Maior resistência ao fogo Menor resistência ao fogo
Tipo I
A B
Tipo II
A B
Tipo III
A B
Tipo IV
HT
Tipo V
A B
2 Pavimentos 
1.347 m² de área de piso 
por pavimento
55
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1 – Estruturas de Edifi cações 41
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Trecho da Tabela IBC 503 (Mostrando a altura máxima admissível da edifi cação, o número de pavimentos e as áreas de piso pro-
porcionais por pavimento)
Tipo de construção Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V
Extraído da Tabela IBC 601 A
Resistência ao fogo
A
Resistência ao fogo
B
Resistência parcial 
ao fogo
Pesado
Madeira
B
Sem classifi ca-
ção de resistên-cia ao fogo
Ocupação
A-2
(Restaurante) UL/UL/UL 65/3/15,500 sf 55/2/9,500 sf 65/3/15,000 sf 40/1/6,000 sf
19,8 m/3/(1.440 m2) 16,8 m/2/(883 m2) 19,8 m/3/(1.394 m2) 12,2 m/1/(557 m2)
B
(Trabalho) UL/UL/UL 65/5/37,500 sf 55/4/19,000 sf 65/5/36,000 sf 40/2/9,000 sf
19,8 m/5/(3.484 m2) 16,8 m/4/(1.765 m2) 19,8 m/5/(3.344 m2) 12,2 m/2/(836 m2)
M 
(Comércio 
varejista)
UL/UL/UL
UL/UL/UL
65/4/21,500 sf 55/4/12,500 sf 65/4/20,500 sf 40/1/9,000 sf
19,8 m/4/(1.997 m2) 16,8 m/4/(1.161 m2) 19,8 m/4/(1.904 m2) 12,2 m/1/(836 m2)
65/4/24,000 sf 55/4/16,000 sf 65/4/20,500 sf 40/2/7,000 sf
19,8 m/4/(2.230 m2) 16,8 m/4/(1.486 m2) 19,8 m/4/(1.904 m2) 12,2 m/2/(650 m2)
R-2
(Apartamento)
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42 Sistemas Estruturais Ilustrados
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Tipos de construção
O IBC classifi ca a construção de uma edifi cação de 
acordo com a resistência ao fogo de seus principais 
componentes:
Estrutura independente •
Paredes portantes externas e internas •
Paredes não portantes e paredes internas •
Sistemas de piso e cobertura •
As edifi cações do • Tipo I apresentam elementos 
principais construídos com materiais incombustíveis, 
como concreto, alvenaria ou aço. Alguns materiais 
combustíveis são permitidos, desde que sejam 
secundários para a estrutura principal da edifi cação.
As edifi cações do • Tipo II são semelhantes às do Tipo I, 
exceto por uma redução nos níveis (tempos) obrigatórios 
de resistência ao fogo dos principais elementos da 
edifi cação.
As edifi cações do • Tipo III têm paredes externas 
incombustíveis, enquanto os principais elementos externos 
podem utilizar qualquer material previsto pela norma.
As edifi cações do • Tipo IV (Madeira Pesada, ou HT, 
na sigla em inglês) apresentam paredes externas 
incombustíveis, e os principais elementos internos são 
de madeira maciça ou laminada com tamanhos mínimos 
especifi cados e sem espaços vazios (câmaras de ar).
As edifi cações do • Tipo V contêm elementos estruturais, 
paredes externas e paredes internas que utilizam 
qualquer material previsto pelas normas.
A construção protegida contra incêndio exige que todos • 
os principais elementos da edifi cação (com exceção das 
paredes internas não portantes) tenham uma hora de 
resistência ao fogo.
A construção sem proteção contra incêndio não • 
apresenta exigências referentes à resistência ao fogo, 
exceto quando o código exige paredes externas seguras 
devido à proximidade da edifi cação com uma divisa do 
terreno.
Construção não infl amável Construção infl amável
Proteção ativa contra o fogo
Proteção passiva contra o fogo
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1 – Estruturas de Edifi cações 43
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Classes de resistência ao fogo obrigatória em horas (baseadas na Tabela IBC 601)
Tipo de construção Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V
A B A B A B HT A B
Elemento da edifi cação
Estrutura 3 2 1 0 1 0 2 1 0
Paredes portantes
 Externas 3 2 1 0 2 2 2 1 0
 Internas 3 2 1 0 1 0 1/HT 1 0
Paredes não portantes
 Externas As exigências de resistência ao fogo para paredes externas não portantes se baseiam na distância 
em relação à divisa do terreno, ao eixo da rua ou a uma linha imaginária entre duas edifi cações no 
mesmo terreno.
 Internas 0 0 0 0 0 0 1/HT 0 0
Piso 2 2 1 0 1 0 HT 1 0
Cobertura 11/2 1 1 0 1 0 HT 1 0
As classes de resistência ao fogo se ba-
seiam no desempenho de vários materiais 
e das conexões da construção sob condi-
ções de testagem para casos de incêndio, 
conforme defi nido pela American Society 
for Testing and Materials [Sociedade Nor-
te-Americana de Testagem de Materiais] 
(ASTM). No entanto, o código de obras 
norte-americano permite que os projetis-
tas utilizem diversos métodos alternativos 
para demonstrar a adequação com os 
critérios de resistência ao fogo. Um dos 
métodos autoriza o uso das classes deter-
minadas por agências de prestígio, como 
o Underwriters Laboratory e a Factory 
Mutual. O próprio IBC contém uma lista de 
sistemas consagrados pelo uso, descre-
vendo as medidas de proteção que podem 
ser aplicadas aos elementos estruturais, 
ao piso, à cobertura e às paredes de forma 
a obter as classifi cações de resistência ao 
fogo necessárias.
Pilar de aço protegido por • 
concreto leve moldado in loco, e 
com estribos em helicoidal.
Uma a quatro horas de • 
resistência ao fogo.
Pilar de aço protegido por • 
argamassa de perlita ou 
vermiculita sobre uma tela de 
metal.
Três a quatro horas de • 
resistência ao fogo.
Pilar de concreto armado com • 
agregado leve.
Uma a quatro horas de • 
resistência ao fogo.
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44 Sistemas Estruturais Ilustrados
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Durante o planejamento de qualquer sistema estrutu-
ral, há dois atributos que devem ser incorporados ao 
projeto para orientar seu desenvolvimento e garantir 
sua estabilidade, durabilidade e efi ciência. Esses 
atributos – a redundância e a continuidade – não se 
aplicam somente a um material específi co ou a um de-
terminado tipo de elemento estrutural (como uma viga, 
um pilar ou uma tesoura), mas se referem à estrutura 
da edifi cação vista como um sistema holístico de partes 
inter-relacionadas.
O colapso de uma edifi cação pode resultar de qualquer 
fratura, fl ambagem ou deformação plástica que tornar 
uma conexão, um elemento ou uma junta estrutural 
incapaz de manter a função de transmissão de cargas 
para a qual foi projetado. Para evitar o colapso, os 
projetos estruturais costumam empregar um fator de 
segurança, que é expresso como a proporção dos esfor-
ços máximos que um elemento estrutural pode suportar 
em relação ao esforço máximo permissível no uso para 
o qual foi projetado.
Em condições normais, qualquer elemento estrutural 
sofre deformações elásticas (fl ambagem ou torção, por 
exemplo) devido à imposição de forças, mas volta ao 
seu formato original quando a força é removida. As for-
ças extremas, porém, como aquelas geradas durante um 
terremoto, podem causar uma deformação não elástica; 
nesse caso, o elemento é incapaz de retornar ao seu 
formato original. Para resistir a essas forças extremas, é 
preciso construir os elementos com materiais dúcteis.
A ductilidade é a propriedade que permite que o mate-
rial sofra uma deformação plástica após ser tensionado 
além de seu limite de elasticidade, mas antes de che-
gar à ruptura. A ductilidade é importante para os mate-
riais estruturais, uma vez que o comportamento plástico 
indica a resistência adicional e, frequentemente, atua 
como um aviso visual do colapso iminente. Além disso, 
a ductilidade de um elemento estrutural permite que 
cargas excessivas sejam distribuídas para outros com-
ponentes ou outras partes do mesmo elemento.
Redundância
Além do uso de fatores de segurança e de materiais dúc-
teis, outro método para se evitar o colapso estrutural con-
siste na incorporação da redundância ao projeto de estrutu-
ras. Uma estrutura redundante inclui elementos, conexões 
ou apoios cujo uso não é obrigatório em estruturas estati-
camente determinadas; dessa forma, se algum elemento, 
conexão ou apoio falhar, existem caminhos alternativos 
para a transferência das ações. Em outras palavras, o con-
ceito de redundância envolve o fornecimento de diferentes 
caminhos para a transferência de cargas, permitindo que 
as forças ultrapassem um ponto de defi ciência estrutural 
ou uma falha estrutural localizada.
A redundância é extremamente importante em regiões 
sujeitas a terremotos – principalmente nos sistemas 
de resistência aos esforços laterais da estrutura. Ela 
também é essencial para as estruturas que cobrem vãos 
maiores, já que o colapso de uma treliça,arco ou longari-
na principal poderia levar ao colapso de grande parte da 
estrutura ou até ao colapso absoluto.
As vigas simplesmente apoiadas nas extremidades • 
são estruturas determinadas; suas reações de 
sustentação são determinadas facilmente por meio do 
uso de equações de equilíbrio.
Se a mesma viga for contínua sobre quatro pilares, • 
a estrutura será indeterminada porque há mais 
reações de sustentação do que equações de equilíbrio 
aplicáveis. Na verdade, a continuidade da viga sobre 
apoios múltiplos gera caminhos redundantes para 
a transmissão das cargas verticais e laterais às 
fundações de apoio.
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1 – Estruturas de Edifi cações 45
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
A aplicação da redundância estrutural a um sistema 
estrutural inteiro protege contra o colapso progressivo 
da estrutura. O colapso progressivo pode ser descrito 
como a propagação de uma falha local inicial de um 
elemento para outro, resultando, eventualmente, no 
colapso da estrutura inteira ou de uma parte despro-
porcionalmente grande da mesma. Isso é preocupante, 
já que o colapso progressivo pode resultar em danos 
estruturais progressivos e na perda de vidas.
Uma estrutura independente conectada com juntas • 
simples estará sujeita ao colapso progressivo se 
um de seus elementos ou conexões falhar. Com 
conexões rígidas de viga-pilar, a mesma estrutura 
possui caminhos de forças tanto para as cargas 
verticais como para as laterais.
Caso um pilar do nível térreo rompa, a estrutura • 
rígida será capaz de redistribuir as cargas através da 
estrutura, sem entrar em colapso.
Em caso de danifi cação ou destruição dos pilares • 
de determinado pavimento, as cargas verticais são 
redirecionadas pelos pilares de cima até uma grande 
treliça ou longarina no pavimento de cobertura. 
A treliça ou longarina redistribui as cargas para 
os pilares que ainda funcionam. A redundância 
na estrutura total da edifi cação fornece caminhos 
alternativos para as cargas, e ajuda a evitar o 
colapso progressivo.
As cargas verticais geralmente são recebidas por uma • 
viga que redireciona a carga até os pilares adjacentes 
por meio da fl exão. Os pilares, por sua vez, transferem 
as cargas para a fundação através de um caminho 
contínuo.
Estrutura independente de concreto • 
ou aço com 
juntas rígidas
Pilar fl ambado no nível térreo• 
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46 Sistemas Estruturais Ilustrados
PLANEJAMENTO ESTRUTURAL
Continuidade
A continuidade gera um caminho direto e ininterrupto para 
os esforços que percorrem a estrutura da edifi cação, desde o 
nível da cobertura até as fundações. Os caminhos contínuos 
permitem que todos os esforços aos quais a estrutura é sub-
metida sejam transmitidos desde o ponto de aplicação até 
a fundação. Todos os elementos e as conexões ao longo do 
caminho dos esforços devem ter resistência, rigidez e capaci-
dade de deformação sufi cientes para transferir as cargas sem 
impedir a estrutura de agir como uma unidade.
Para impedir o colapso progressivo, os elementos e os • 
sistemas estruturais devem ser amarrados de maneira 
adequada, permitindo que os esforços e os deslocamentos 
sejam transferidos entre os elementos verticais e 
horizontais da estrutura.
As conexões fortes aumentam a resistência e a rigidez • 
gerais da estrutura, permitindo que todos os elementos 
da edifi cação atuem como uma unidade. As conexões 
inadequadas são os pontos fracos do caminho dos esforços 
e, com frequência, causam danos e o colapso da edifi cação 
durante terremotos.
Os elementos rígidos não estruturais devem ser isolados • 
adequadamente em relação à estrutura principal para evitar 
a atração de cargas que possam danifi cá-los e, no processo, 
criar caminhos de esforços não previstos, causando danos 
aos elementos estruturais.
Os caminhos dos esforços devem ser os mais diretos • 
possível dentro da estrutura da edifi cação; é preciso evitar 
as descontinuidades.
A descontinuidade do alinhamento vertical dos pilares e das • 
paredes portantes em pavimentos sucessivos faz com que as 
cargas verticais sejam transferidas horizontalmente, induzindo 
momentos fl etores intensos sobre a viga, longarina ou treliça 
de sustentação abaixo, e exigindo elementos mais altos.
Os esforços laterais provenientes da cobertura são • 
suportados pelo contraventamento diagonal do terceiro 
pavimento. O contraventamento transmite os esforços 
laterais para o diafragma do terceiro pavimento, que, por 
sua vez, passa as cargas para o contraventamento do 
segundo pavimento. A seguir, os esforços laterais reunidos 
no segundo pavimento são transmitidos para o pavimento 
térreo através do diafragma do segundo pavimento. O 
caminho dos esforços é indireto devido à descontinuidade 
vertical do contraventamento diagonal.
Quando o sistema de contraventamento vertical é • 
distribuído de maneira contínua (nesse caso, como uma 
treliça vertical), as cargas seguem um caminho bastante 
direto até a fundação.
Caminhos diretos para a transmissão dos esforços• 
Caminhos indiretos para a transmissão dos esforços• 
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