Estrutura e Arquitetura (2010-2)

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Estrutura e Arquitetura (2010.2) 
 
Mauro César de Brito e Silva1 
 
1.1 - Estrutura na arquitetura dos edifícios 
 
Muitos fatores, sejam eles de caráter ideológicos ou práticos, podem 
influenciar um projeto final de arquitetura de um edifício. E a estrutura é de 
fundamental importância, pois sua principal finalidade é dar forma e 
integridade a um edifício, e sua contribuição pode ser crucial na realização de 
uma arquitetura de alto nível. 
A relação entre elementos estruturais e não estruturais pode variar 
muito, mas em todos os casos a estrutura será responsável por dar suporte 
aos elementos não estruturais. Em alguns edifícios as paredes, pisos e 
telhado também podem ser elementos estruturais, capazes de resistir e 
conduzir cargas. Em outros edifícios com grandes áreas de vidros nas 
paredes externas, a estrutura pode ser totalmente separada das paredes, 
pisos e telhado. 
A estrutura de um edifício pode estar sujeita a grandes variações. O 
edifício sede do HSBC em Hong Kong, projeto de arquitetura elaborado por 
Foster Associates (1979-84), é um exemplo onde a estrutura do edifício, 
externamente na figura 1.1 e internamente na figura 1.2, está visível. Este 
exemplo mostra claramente quando o sistema estrutural é parte importante 
do vocabulário arquitetônico. 
 
 
Figura 1.1 
 
1
 Professor Assistente III, Departamento de Artes e Arquitetura, PUC Goiás, Goiânia, Goiás, Brasil. 
2 
 
 
Figura 1.2 
 
A estrutura também pode contribuir muito pouco na aparência externa 
do edifício como é o caso mostrado na figura 1.3. O edifício da Staatsgalerie 
em Stuttgart na Alemanha projetado pelo arquiteto James Stirling (1980-83) 
tem o sistema estrutural de concreto armado que não é evidente. E apesar da 
estrutura ter um papel vital na criação de todo complexo, ela não é 
significativa no vocabulário arquitetônico do edifício. 
 
 
 Figura 1.3 
 
Portanto, a estrutura vai exercer papel fundamental e sua 
necessidade, não importando se ela é visível ou não, deve ser sempre 
considerada pelo arquiteto nos projetos dos edifícios. 
 
 
1.2 - Requisitos necessários de uma estrutura 
 
Normalmente as ações (cargas) que são consideradas e avaliadas nas 
edificações são: 
 Gravitacionais ou permanentes: são aquelas causadas pelo 
peso próprio dos elementos da estrutura e de todos os 
elementos de caráter permanente ao longo da vida da estrutura; 
 Variáveis ou acidentais: são as sobrecargas decorrentes do uso 
e ocupação da edificação, tais como: pessoas, móveis, 
equipamentos, sobrecarga nas coberturas, pressão hidrostática, 
empuxo de terra, variação de temperatura, e outras; 
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 Vento ou variável: são aquelas decorrentes da ação do vento, 
que podem atuar em qualquer direção e que normalmente tem 
uma componente horizontal significativa; 
 Excepcionais: são aquelas causadas por explosões, choques 
de veículos, efeitos sísmicos, etc. 
 
Uma estrutura deve ser projetada de tal forma que seja capaz de 
absorver todas as ações em qualquer direção e se manter em estado de 
equilíbrio. E, além disso, também deve ser estável. A figura 1.4 mostra a 
diferença entre equilíbrio e estabilidade das estruturas. A estrutura “A” esta 
em equilíbrio, mas não esta estável. Entretanto pode se estabilizar a estrutura 
“A” com a simples inserção de uma diagonal, como esta mostrada na 
estrutura “B”, e desta forma o sistema estrutural vai estar em equilíbrio e 
estável. É importante ficar atento para o fato que muitos sistemas estruturais, 
normalmente estruturas de aço e de madeira, necessitam de um sistema de 
estabilização tal qual o da estrutura “B”. 
 
 
Figura 1.4 
 
A estabilidade da estrutura da figura 1.4 pode ser obtida de três formas 
indica a figura 1.5. É claro que todas as soluções têm vantagens e 
desvantagens. A estrutura com nós rígidos, ilustrado na figura 1.5a, é mais 
conveniente do ponto de vista arquitetônico, pois oferece espaço livre para o 
planejamento interno, entretanto do ponto de vista estrutural, ela se torna 
estaticamente indeterminada, exigindo um conhecimento mais profundo 
sobre mecânica das estruturas. É possível também obter a estabilidade com 
a criação de um diafragma rígido, como mostra a figura 1.5b, no entanto o 
planejamento interno ficará comprometido, pois o diafragma obstrui todo o 
vão interno, como a diagonal inserida em B da figura 1.4, que obstrui parte do 
vão. 
 
 
 (a) (b) (c) 
Figura 1.5 
 
A utilização das soluções que obstruem o vão, diafragma e a diagonal, 
dependerá do projeto arquitetônico. Pois nos arranjos em que múltiplos 
pórticos são utilizados, como mostrados na figura 1.6, o profissional 
responsável pela idealização do projeto de arquitetura poderá optar por um 
4 
 
dos vãos, porque normalmente não existe a necessidade de que todos os 
vãos sejam estabilizados. 
 
 
Figura 1.6 
 
 Uma simples edificação é mostrada na figura 1.7, a qual também 
ilustra os carregamentos atuantes na edificação e alguns de seus elementos 
estruturais: vigas, lajes, colunas e tesoura de cobertura e não estruturais: 
parede-divisória que são ilustrados na figura 1.8. Os elementos estruturais 
devem estar devidamente conectados de tal forma que seja possível 
transmitir as ações (cargas) aplicadas às fundações e conseqüentemente 
todo sistema alcance o equilíbrio desejado. 
 
 
 Figura 1.7 Figura 1.8 
 
É importante entender que o sistema estrutural só será eficiente na 
medida em que todos os seus elementos estruturais tenham resistência 
necessária e suficiente para resistir aos esforços solicitantes. A resistência 
dos elementos estruturais depende da resistência dos seus materiais e da 
forma de sua seção transversal. Normalmente os elementos estruturais mais 
resistentes são aqueles compostos de materiais de alta resistência mecânica 
e uma grande seção transversal, entretanto é possível ter um elemento 
estrutural muito resistente composto de materiais com pouca resistência 
mecânica e seção transversal muito grande. 
Não menos importante que as propriedades que uma estrutura deve 
possuir: equilíbrio, estabilidade e resistência, uma adequada rigidez é quarta 
propriedade que deve ser levada em consideração no desenvolvimento do 
projeto de uma edificação. Todos os materiais estruturais deformam quando 
solicitados aos esforços internos, causados pelo carregamento externo da 
estrutura. Portanto, é necessário que a estrutura seja suficientemente rígida 
para que não ocorram deslocamentos excessivos. Então como a resistência, 
5 
 
a rigidez de uma estrutura depende das propriedades do material e da forma 
de sua seção transversal, e ela deve ser grande o suficiente para evitar 
deslocamentos excessivos na estrutura. 
Em suma, os requisitos básicos de um determinado sistema estrutural 
são: 
 Equilíbrio do sistema estrutural requer a determinação 
adequada de todos os seus elementos e a consideração de 
todas as possíveis formas de carregamento, externo ou interno; 
 Estabilidade normalmente obtida através de um sistema 
adequado de contraventamentos, que é determinado através 
da analise da geometria do sistema estrutural; 
 Resistência e Rigidez são obtidas através das especificações 
dos elementos estruturais, e que devem ter materiais e seções 
transversais adequadas. 
 
 
1.3 - Tipos de sistemas estruturais 
 
1.3.1 - Viga-coluna (quadro) – a maioria dos sistemasestruturais 
usados nos projetos de arquitetura de edificações é do tipo viga-coluna ou 
em quadro, que consiste de um elemento horizontal, a viga, suportado por 
elementos na vertical, as colunas. A característica deste sistema é que o 
elemento horizontal, devido às ações gravitacionais, estará submetido a 
esforços internos do tipo momento, ou seja, estará flexionada. A principal 
conseqüência quando do uso deste sistema é que o material da viga seja 
capaz de resistir tanto tração quanto compressão, e neste caso o material 
recomendado é o aço, o concreto armado, a madeira ou outro material que 
ofereça as mesmas propriedades. A grande vantagem deste tipo de estrutura 
é sua maneira simples de ser executada e normalmente um baixo custo de 
construção. 
Neste tipo de sistema estrutural os elementos que compõem a 
estrutura ocupam um volume relativamente pequeno e esta é sua principal 
vantagem. Este sistema oferece ao arquiteto uma liberdade muito grande em 
termos de planejamento porque tanto as paredes internas quanto as externas 
não são estruturais, ou seja, grandes espaços livres podem ser criados 
internamente e ainda é possível criar diferentes espaços em cada pavimento. 
A escolha no tratamento externo dos edifícios é muito ampla, e materiais 
como o vidro podem ser utilizados em diversos locais sem muitas restrições. 
A principal conseqüência na utilização deste tipo de sistema estrutural 
é que as cargas estão concentradas nas colunas, que normalmente são 
esbeltas, e nas vigas, portanto, sendo necessária a utilização materiais 
resistentes como aço e concreto armado. 
A figura 1.9 mostra um sistema estrutural composto de vigas e colunas 
em aço. As vigas dos pavimentos recebem as lajes de piso, que são 
normalmente de concreto armado e as paredes que não são estruturais. As 
vigas superiores receberão o sistema de cobertura ou simplesmente lajes 
impermeabilizadas. A configuração da malha de vigas deste sistema vai 
depender da forma geral do edifício, sua estética, dos requisitos internos e 
principalmente do tipo de material utilizado na estrutura, ou seja, aço, 
concreto armado, madeira, etc. 
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Muitas combinações de diferentes materiais são possíveis de serem 
utilizadas neste tipo de sistema. Materiais estruturais de baixa e moderada 
resistência, tais como: alvenaria e madeira, são, portanto materiais que 
podem ser utilizado neste tipo de estrutura. 
 
 
Figura 1.9 
 
As paredes estruturais na figura 1.10, são normalmente construídas 
utilizando alvenaria, concreto ou madeira, e impõem algumas limitações à 
liberdade de planejamento do que o sistema de viga-coluna equivalente 
porque alguns requisitos estruturais e de planejamento do espaço devem ser 
levados em consideração na determinação do posicionamento das paredes. 
Entretanto, as paredes estruturais são mais simples de construir do que a 
maioria dos sistemas de viga-coluna e consideravelmente mais barato. 
 
 
Figura 1.10 
 
Os edifícios que utilizam paredes estruturais são sistema onde as 
paredes e os pisos são responsáveis pela condução das cargas, tanto as 
gravitacionais quanto as de vento, às fundações. O planejamento das 
paredes deve ser tal que seja garantida um bom desempenho estrutural a 
todo sistema e obviamente a localização das paredes deve ser mantida em 
todos os pavimentos. E conseqüentemente o arquiteto deve entender que 
estas são limitações necessárias deste tipo de estrutura no planejamento 
interno do edifício. 
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1.3.2 - Abóbodas e cúpulas são estruturas em que os esforços 
internos são predominantemente axiais de compressão, pois os esforços de 
tração são muito pequenos. E obviamente elas podem ser construídas 
utilizando materiais que se comportam muito bem a compressão, tais como o 
concreto e alvenaria. 
Duas conseqüências importantes estão associadas a este tipo de 
estrutura. A primeira delas seria permitir os grandes vãos, dando ao arquiteto 
liberdade de criação de grandes espaços utilizando alvenaria por exemplo. E 
esta foi a principal razão da utilização deste material neste tipo de estrutura 
antes da utilização de modernos materiais como o aço e concreto armado. A 
segunda e talvez a mais importante na criação de edifícios modernos usando 
este tipo de estrutura, seria a grande eficiência estrutural comparada aos 
sistemas onde a flexão é o principal resultado da aplicação das cargas. 
 
 
Figura 1.11 
 
Em se tratando de modernas estruturas, as abóbodas e cúpulas são 
normalmente usadas em edificações onde se busca a alta eficiência 
estrutural, tanto em edifícios que requerem grandes vãos como aqueles que 
precisam ter uma estrutura muito leve. As cúpulas do congresso nacional em 
Brasília (figura 1.11), projetado pelo arquiteto Oscar Niemeyer, são exemplos 
de estruturas de concreto armado com grandes vãos, e o edifício da “IBM 
Europe Travelling Exhibition” projetado pelo Arquiteto e engenheiro Enzo 
Piano, mostrado na figura 1.12 (vista externa) e na figura 1.13 (vista interna) 
é um exemplo de sistema estrutural que busca a leveza. As justificativas da 
escolha de materiais como a madeira e o plástico para compor a estrutura 
foram a leveza e a facilidade de transporte, além da sensibilidade do 
projetista. 
 
 
 Figura 1.12 Figura 1.13 
8 
 
1.3.3 - Tensionadas ou suspensas são as estruturas tracionadas 
equivalente as abóbodas e cúpulas. O esforço interno de tração é o tipo de 
solicitação que acontece neste tipo de estrutura. Este tipo de sistema 
estrutural é equivalente as abóbodas e cúpulas, que são estruturas 
comprimidas como foi visto anteriormente. 
Os sistemas estruturais tensionados ou suspensos resistem às ações 
com grande eficiência, e eles são usados em situações onde uma alta 
eficiência estrutural é desejada. Estas estruturas também são usadas onde 
os grandes vãos são necessários e a leveza do sistema estrutural é um 
requisito, como as abóbodas e cúpulas estudadas anteriormente. 
Um exemplo do sistema estrutural tensionado é o Mercado Aberto de 
Goiânia, localizado na Avenida Paranaíba, como ilustra a figura 1.14. 
 
 
Figura 1.14 
 
O “Olympic Stadium, Munich, Germany, projetado pelo arquiteto 
Behnisch & Partner e pelo engenheiro Frei Otto (1968-72)(foto: Ben Van 
Tongeren, Cruquius.)” mostrado na figura 1.15, é uma estrutura suspensa 
que consiste em uma rede de cabos de aço que formam uma malha 
quadrada fina suportada por um sistema de mastros e cabos. Este exemplo 
deixa claro que o arquiteto pode tirar proveito da eficiência estrutural deste 
tipo de estrutura quando grandes vãos for um requisito. 
 
 
Figura 1.15 
 
9 
 
1.4 - Materiais estruturais 
 
As propriedades dos materiais estruturais influenciam de maneira 
significativa a forma e o planejamento arquitetônico dos sistemas estruturais 
nas edificações. E para determinar qual material é recomendado para um 
determinado sistema estrutural, um estudo individual e detalhado de cada um 
deles, levando em consideração sua propriedade física e método de 
fabricação, se faz necessário. E levando isto em consideração é que nestas 
notas só serão apresentados apenas os aspectos mais gerais de cada um 
deles. 
As principais propriedades dos principais materiais estruturais, o aço, o 
concreto armado, a alvenaria e a madeira, que afetam o desempenho dos 
elementos que compõem os sistemas estruturais são resistência, 
elasticidade, durabilidade, seja ela de ordem física ou química, e resistência 
aos efeitos do fogo. Outras propriedades que não são físicas, mas são 
relevantes e devem ser consideradas na escolha do material estrutural são: 
custo, disponibilidade e impacto ambiental. A depredação dasreservas e 
fontes naturais, poluição e saúde do operário são questões relativas ao 
impacto ambiental e podem surgir do uso, fabricação e instalação de 
determinados materiais. 
Considerando a desempenho estrutural, a resistência provavelmente 
deve ser a mais importante das propriedades citadas anteriormente. 
Entretanto as relações resistência-peso e resistência-elasticidade são 
também significativas porque determinam a eficiência do uso de um 
determinado material. Dos quatro materiais estruturais, o aço e o concreto 
armado podem ser considerados materiais de alta resistência enquanto a 
madeira e a alvenaria são os de baixa resistência. Cada um deles tem 
propriedades próprias e conseqüentemente tem seu melhor desempenho em 
determinados sistemas estruturais. 
 
 
Figura 1.16 
 
A fabricação e o acabamento são outros fatores que vão influenciar na 
escolha do material apropriado para um determinado sistema estrutural. 
Estes fatores determinam em que tipo de produto determinado material vai 
estar disponível. A estrutura de aço nasce da montagem de um conjunto de 
elementos, os perfis e as chapas, produzidos nas unidades laminadoras das 
usinas siderúrgicas. São transformados em elementos estruturais nas 
fábricas de estruturas e finalmente montados na obra, compondo a estrutura 
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propriamente dita. A estrutura de concreto moldado “in loco” é inteiramente 
diferente das estruturas de aço. O concreto é semilíquido e a estrutura toma 
forma na obra, sendo predominante monolítica e fortemente hiperestática. 
O mais forte dos materiais estruturais é o aço, cerca de 20 vezes mais 
forte que a madeira e 10 vezes mais forte que o concreto, e isto faz com que 
ele tenha um ótimo desempenho em edifícios altos e pontes de grandes 
vãos. Sendo esta uma das principais características do aço, é possível 
conseguir edificações com elementos estruturais muito esbeltos e com baixo 
volume de material estrutural. Fazendo dele um material de grande 
versatilidade e muito utilizado em estruturas do tipo viga-coluna (quadro) 
como mostrado na montagem da estrutura na figura 1.16. 
A maioria das estruturas de aço tem geometria regular e retilínea, e 
são formadas por perfis laminados ou soldados, sendo “ ” e “H” os tipos que 
são muito utilizados como vigas e colunas dos edifícios. Outro tipo de perfil 
muito utilizado neste tipo de estrutura são os perfis de chapa dobrados que 
normalmente são usados em estruturas leves e de cobertura. A figura 1.17 
mostra um detalhe de encontro entre uma coluna, em perfil soldado tipo “H” e 
as vigas, em perfil soldado do tipo “ ”. 
 
 
Figura 1.17 
 
 Apesar dos perfis em aço terem geometria retilínea é possível fabricá-
los também em formas curvas. Entretanto levando-se em consideração o 
sistema de pré-fabricação utilizado neste tipo de construção, faz-se 
necessário a utilização de elementos estruturais regulares e repetitivos, 
apesar de algumas edificações serem irregulares e curvilíneas. 
Assim uma estrutura de aço de um edifício tem uma forma 
relativamente simples, e o arquiteto terá uma liberdade muito grande no que 
diz respeito ao planejamento do interior e do tratamento externo da 
edificação. O interior pode ser subdividido com paredes não estruturais e 
ainda pode existir um planejamento individualizado por pavimento. 
Portanto as estruturas que utilizam o aço como material estrutural tem 
como grande vantagem a alta resistência do material, e que com sua alta 
relação resistência-peso fazem dele um material de utilização muito ampla. O 
aço é um material produzido nas siderúrgicas, que permite que suas 
dimensões e controle de qualidade sejam cuidadosamente controlados. As 
estruturas de aço utilizam componentes pré-fabricados que 
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conseqüentemente faz da montagem delas um processo rápido e simples 
mesmo em locais em que as condições de trabalho não são apropriadas. E 
devido ao desempenho do aço como elemento estrutural as estruturas que 
utilizam este material oferecem ao arquiteto a possibilidade de obterem-se 
edificações muito elegantes, pois são estruturas de grande precisão com 
elementos estruturais muito esbeltos. 
Normalmente o custo básico das estruturas de aço são maiores do 
que as equivalentes em madeira ou concreto armado, entretanto o tempo de 
construção reduzido pode ser um fator compensatório. Outra desvantagem é 
que a maioria dos aços não estáveis quimicamente fazendo dele um material 
em que a proteção contra corrosão seja uma necessidade. O aço perde sua 
capacidade de receber cargas quando a temperatura é maior que 500oC o 
que significa que a estrutura entrará em colapso na eventualidade de 
incêndios, ou seja, a necessidade de prover uma proteção contra fogo a 
estrutura pode se torna problemática se existe uma intenção de ter a 
estrutura exposta como parte da expressão arquitetônica. 
O concreto é outro material estrutural muito versátil. Ele tem uma boa 
resistência à compressão e uma baixíssima resistência a tração. Mas tem 
uma excelente resistência ao fogo e uma boa durabilidade. O concreto é 
disponibilizado na forma semilíquida e esta característica faz com este 
material permita uma grande variedade de formas e também permite que 
outros materiais sejam incorporados ao elemento de concreto. O mais 
importante deles é o aço, que em forma de barras circulares de pequeno 
diâmetro é normalmente o material que é incorporado, sendo o conjunto 
formado por concreto e aço denominado por concreto armado. 
O concreto armado tem menor resistência mecânica que o aço, os 
elementos em concreto armado equivalentes ao de aço são geralmente mais 
volumosos. E como as estruturas de aço, as estruturas de concreto armado 
são muito usadas como estruturas do tipo viga-coluna (quadro) de geometria 
regular e, portanto oferecem vantagens similares as estruturas de aço no que 
diz respeito ao planejamento interior e tratamento exterior do edifício. 
 
 
 (a) (b) 
Figura 1.18 
 
O concreto pode tanto ser moldado no local definitivo da edificação e 
neste caso a estrutura então é conhecida como concreto moldada “in loco”. O 
concreto também pode ser moldado numa fabrica e assim como as peças 
das estruturas de aço, elas são transportadas até o local final da edificação e 
montadas. Neste caso a estrutura é conhecida por concreto protendido. As 
peças de concreto protendido podem ser pré-tensionadas quando a tensão 
das barras de aço ocorre numa fabrica, ou pós-tensionada quando as barras 
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de aço são tensionadas no local da obra, ou seja, “in loco”. Na figura 1.18 é 
possível visualizar os dois tipos de elementos protendidos. Em (a), no 
sistema pré-tensionado, as barras de aço são tensionadas, o concreto então 
é moldado e na seqüência as barras de aço são cortadas resultado em um 
elemento curvo pré-tensionado. Já em (b), no sistema pós-tensionado, a 
peça de concreto é moldada na fabrica como dito e são deixados dutos no 
interior da viga pré-moldada, onde as barras de aço são colocadas e então 
tensionadas “in loco” 
As estruturas de concreto armado permitem que o arquiteto possa 
elaborar projetos de edificações de formas complicadas. E diferentemente 
das estruturas de aço, continuidade entre os elementos estruturais é 
facilmente conseguida resultando em estruturas hiperestáticas. Em suma, 
geometrias irregulares podem ser exploradas, tanto no plano quanto na 
seção transversal das peças, com lajes em balanço, e elementos com formas 
afiladas e curvilíneas podem ser construídos mais facilmente em concreto 
armado do que em aço. 
Como exemplo a figura 1.19 mostra o complexo que forma a prefeitura 
de Toronto no Canadá. O projeto arquitetônico foi concebido pelo Finlandês 
Viljo Revelle o projeto estrutural por John B. Parkin Associates. Esses 
edifícios demonstram como a arquitetura e a engenharia podem em conjunto 
desenvolver edificações usando uma das vantagens do concreto armado que 
é a moldagem “in loco” de estruturas não lineares. 
 
 
 Figura 1.19 
 
Portanto, apesar do concreto ser um material versátil e permitir 
diversas formas, tais como as curvilíneas, a construção das estruturas de 
concreto armado é geralmente complicada porque envolve a construção de 
outra estrutura de madeira que deve ser montada no local da obra para que 
os elementos sejam moldados. Outra desvantagem é a necessidade de 
espaço para armazenamento das fôrmas de madeira e das armaduras de 
aço, e isto pode ser um problema se o local da obra for pequeno e 
congestionado. 
A alvenaria é outro material estrutural que tem sido utilizado na 
construção de edificações antigas e a história do seu uso compreende 
edifícios em quase todos os estilos arquitetônicos. É um material composto 
por materiais sólido tais como: tijolos, pedras, blocos de concreto e azulejos 
de argila que quando assentados em argamassa formam o sistema estrutural 
13 
 
conhecido por alvenaria estrutural. A alvenaria não é um material elástico e 
tem uma resistência moderada a tensões de compressão, mas pouquíssima 
resistência a tensões de tração. Portanto é um material estrutural que deve 
ser utilizados em estruturas onde os seus elementos são predominantes 
solicitados a compressão axial, tais como as paredes, pilares, arcos, 
abóbodas e cúpulas. Estes elementos estruturais que tem baixíssima 
resistência a tensões de tração romperam quando submetido a tensões 
axiais de tração provenientes de tração, pura ou causada por flexão. E em 
casos que seja necessário projetar elementos que são solicitados a cargas 
que provocam tensão de flexão, estes devem ser projetados com adoção de 
dimensões generosas da seção transversal do elemento estrutural e vãos 
muito pequenos no seu sistema estrutural devem ser adotados, de tal forma 
que as tensões de tração do material sejam muito baixas. E se o elemento 
estrutural é solicitado a cargas que provoquem uma combinação de tensão 
de flexão e tensão de compressão, ele deve ser modelado de tal forma que 
sua tensão de tração devido à flexão nunca exceda as tensões de 
compressão. E isto geralmente é feito com adoção de elementos de grande 
espessura. 
As alvenarias também podem ser utilizadas onde a intensidade de 
cargas que provocam flexão é razoavelmente alta, tais como as paredes altas 
ou longas sujeitas a cargas de vento ou paredes altas que suportam 
abóbodas ou cúpulas. Nestes casos varias medidas podem ser tomadas de 
tal forma que seja possível manter um volume de alvenaria em níveis 
aceitáveis. Normalmente, outros elementos estruturais, como o aço, podem 
ser utilizados com o objetivo de dar condições às inovações arquitetônicas e 
obviamente fazer com que a estrutura de alvenaria tenha um funcionamento 
estrutural adequado. 
É importante entender que formas que são apropriadas as estruturas 
de alvenaria são também aquelas que podem ser idealizadas utilizando 
qualquer material com propriedades similares, ou seja, materiais com 
moderada resistência as tensões de compressão e com baixíssima 
resistência as tensões de tração ou flexão, e o concreto é um exemplo de tais 
materiais. 
Finalmente as alvenarias exibem uma combinação de boas 
propriedades que produzem edificações de boa aparência e duráveis. É 
razoavelmente de alta resistência a compressão, de baixo custo, de boa 
resistência aos efeitos do fogo e com desempenho muito bom no que diz 
respeito a isolamento térmico e acústico, o que faz deste tipo de material 
ideal para paredes estruturais, sendo um material estrutural muito utilizado 
em diversos tipos de edificações residenciais. 
 
 
Figura 1.20 
14 
 
Como exemplo de edifícios que utilizam este tipo de estrutura, a figura 
1.20 mostra a “Casa Pfaffli, Lugano, Switzerland, projetada pelo arquiteto 
Mario Botta (1980-81), foto: E & F McLachlan”, que consiste de paredes de 
alvenaria estrutural suportando elementos horizontais de concreto armado. 
Outro exemplo de edificações utilizando alvenaria estrutural é o edifício de 
múltiplos andares do “St. Paul’s Hospital” em Vancouver, BC no Canadá 
ilustrado na figura 1.21, que foi projetado por “Gardiner & Mercer”. 
 
Figura 1.21 
 
O quarto material estrutural que tem propriedades similares ao aço e 
ao concreto armado é a madeira, e com boa resistência tanto a tração quanto 
a compressão ela é capaz de ter bom desempenho estrutural assim como 
aço e o concreto armado. E, portanto é capaz de resistir a cargas que 
provocam flexão, fazendo da madeira um material estrutural que pode ser 
utilizado em quase todos os tipos de sistemas estruturais. 
O aço e concreto armado são materiais estruturais muito mais 
resistentes do que a madeira, e sendo assim maiores seções transversais 
são necessárias aos elementos estruturais de madeira comparados aos 
equivalentes utilizados nas estruturas de aço e concreto armado. Na pratica 
as grandes seções transversais de madeira são raras e os edifícios que usam 
a madeira como elemento estrutural são edificações de baixa altura e 
obviamente de pequenos vãos. 
 
 
Figura 1.22 
 
A madeira é um material onde sua estrutura interna é fibrosa e 
quimicamente seus componentes internos tem um baixo peso atômico. Isso é 
15 
 
uma grande vantagem da madeira sobre outros materiais estruturais, pois faz 
dela um material estrutural leve, o que resulta em um material de relação 
resistência-peso de valor elevado. A durabilidade é outra boa propriedade da 
madeira assim como um bom desempenho ao fogo, apesar de ser um 
material combustível. 
A madeira é comumente usada como elementos horizontais de pisos e 
estrutura de telhados. Ela também pode ser usada como elementos 
inclinados suporte de cobertura de fibra de vidro como ilustrado na figura 
1.22. A figura mostra uma cobertura central da galeria Burrell na cidade de 
Glasgrow na Escócia projetada pelo arquiteto Barry Gasson. Kingston 
Craftsmen foi o fabricante das vigas de madeira laminada. 
Outro uso muito comum da madeira, principalmente nos Estados 
Unidos da América e Canadá, é o de paredes em painéis que são capazes 
de suportarem cargas. Este tipo de edificação é feito inteiramente de 
madeira, no qual os painéis são compostos de folhas externas de madeira, 
com elementos de madeira na vertical e elementos também de madeira na 
parte inferior e superior dos painéis como é mostrado na fig. 1.23. É 
importante ressaltar que todos os elementos nessa edificação são estruturais, 
e tanto o piso quanto as paredes consistem em elementos de madeira, na 
horizontal e vertical, que serão revestidos com folhas de madeira. Nesta 
figura também é possível ver os contraventamentos provisórios de madeira, 
que dão estabilidade ao conjunto até as paredes que não são estruturais 
serem inseridas no edifício. Apesar deste tipo de edificação ser simples, leve 
e de fácil execução é raro o seu uso em edifícios com mais de dois 
pavimentos. 
 
 
Figura 1.23 
 
Portanto a madeira é um material que oferece ao arquiteto uma 
combinação de propriedades que permite a criação de estruturas leves e de 
construção simples. Entretanto devido sua resistência que é relativamente 
baixa, com peças de dimensões pequenas e as dificuldades associadas com 
o fato de se obter boas junções estruturais limitam o tamanho das estruturas 
que utilizam madeira, sendo elas normalmente de pequenos vãos e com 
poucos pavimentos. 
 
 
 
16 
 
1.5 – O projeto estrutural e o projeto “arquitetônico” da 
estrutura 
 
O projeto estrutural é também uma forma de arte de criação e como 
todos outros tipos de projetos, depende de variasdecisões que são inter-
relacionadas com outras áreas da construção e que tem como o único 
objetivo o de criar um espaço edificado. O projeto estrutural e o projeto 
arquitetônico da estrutura podem ser divididos em duas categorias de 
atividades que são bem amplas: a primeira, de invenção da forma e arranjo 
da estrutura e a segunda a de definir e detalhar as especificações, geometria 
e dimensões de todos os componentes da estrutura e as conexões entre 
eles. 
No caso do projeto de arquitetura da estrutura, ambas as atividades, 
mas principalmente a primeira, são conectadas as decisões que devem ser 
tomadas objetivando um projeto duma edificação. A forma global da 
estrutura deve ser compatível, e às vezes até idêntica, aos elementos que 
vão dar suporte ao edifício. O estagio preliminar destes projetos é, portanto 
inseparável da definição do edifício como um todo. Sendo assim é o 
momento de todo processo construtivo, onde os projetos de arquitetura e o 
de estrutura estão mais próximos. E o arquiteto e o engenheiro estrutural são 
diferentes pessoas ou diferentes facetas de um mesmo individuo que devem 
trabalhar o mais próximo possível. O segundo estagio destas atividades e 
principalmente do projeto estrutural é relacionado à determinação, 
dimensionamento e detalhamento dos elementos e conexões que vão 
compor a estrutura, e obviamente este é o estagio onde o engenheiro 
estrutural tem uma atuação relevante. 
Fica muito claro então que o ato de projetar a arquitetura de uma 
estrutura é aquele que vai influir de maneira decisiva nos fundamentos do 
sistema estrutural que vai ser analisado e detalhado no projeto estrutural. 
 
 
2 - Estruturas no projeto de arquitetura 
 
2.1 – Relação entre estrutura e arquitetura 
 
 
Figura 2.1 
17 
 
Como foi visto anteriormente existe uma complexa relação entre os 
projetos de arquitetura e estrutural, fazendo do arquiteto um elemento muito 
importante e decisivo nessa relação. É preciso entender então que, 
conscientemente ou inconscientemente, o arquiteto é também um projetista 
da estrutura. Esta afirmação fica claramente demonstrada no esboço inicial 
mostrado na figura 2.1 do edifício sede do HSBC em Hong Kong (ver figura 
1.1) feito pelo arquiteto Norman Foster. Este desenho mostra uma de suas 
idéias da edificação, e nele fica claro que a estrutura suspensa em forma de 
ponte, que é uma das características relevantes deste edifício já fazia parte 
da concepção inicial idealizada por ele. 
O projeto do suporte do edifício, a estrutura, é identificado e parte 
discreta do processo global deste projeto, que pode ter sua fase de decisões 
dividida em quatro categorias: 
 Qual o tipo de relação vai existir entre os projetos de 
arquitetura e estrutural; 
 Seleção genérica do tipo de estrutura; 
 Seleção do material estrutural e; 
 Determinação detalhada da forma e layout da estrutura da 
edificação. 
É importante notar que nem sempre é possível estabelecer esta seqüência 
de decisões nesta exata ordem. Por exemplo, a relação entre os projetos, 
talvez nem seja uma decisão consciente, mas necessariamente elas vão ser 
tomadas pelos projetistas durante o processo de elaboração dos projetos dos 
edifícios. 
 Fica entendido então que o projeto estrutural detalhado de um 
determinado edifício é normalmente feito por um engenheiro estrutural ou por 
uma equipe de engenheiros responsável pelo projeto estrutural. E fica claro 
também que forma global da arquitetura de uma estrutura é determinada 
principalmente por um arquiteto ou por uma equipe de arquitetos responsável 
pelo projeto de arquitetura do edifício em questão. 
 É possível então estabelecer a natureza da relação entre os projetos 
estrutural e de arquitetura se houver consciência das atividades em que os 
profissionais estão envolvidos. E alguns estudiosos têm sugerido que esta 
relação pode assumir um numero de diferentes formas que são: 
 
 Estrutura ignorada determina a forma sem considerar as 
implicações estruturais. O arquiteto que desejar menosprezar as 
considerações estruturais quando estiver determinando a forma de 
uma determinada edificação deve ficar consciente do custo e 
dificuldades de execução do edifício. Seria de muita imprudência 
por parte deste profissional usar a metodologia da estrutura 
ignorada em edificações de grandes espaços internos ou longos 
vãos livres, por exemplo; 
 
 Estrutura aceita tem como objetivo fundamental produzir uma 
edificação onde todos os aspectos do edifício têm mais ou menos 
uma igualdade durante todo processo de execução dos projetos. 
O arquiteto que deseja observar os aspectos técnicos, estéticos e 
programáticos deve selecionar um tipo de estrutura que é 
realmente apropriada para os vãos e cargas envolvidas. E 
18 
 
provavelmente esta decisão vai ter um profundo efeito na forma 
global do edifício e neste caso as definições estéticas e técnicas 
devem ser compatíveis. Porque o numero de opções de sistemas 
estruturais pode ser limitado, particularmente em função dos vãos 
envolvidos, a estética do edifício deve ser flexível. O objetivo 
fundamental desta metodologia não é fazer com que a estrutura 
seja visual, mas garantir com que a estrutura seja bem projetada e 
integrada a todos os aspectos do edifício; 
 
 Estrutura simbolizada é tratada como um conjunto de motivos e 
decisões que são relativos à dimensão, forma e arranjo dos 
elementos estruturais influenciados tanto por aspectos visuais 
quanto por critérios técnicos. O desempenho técnico da estrutura 
é secundário nesta metodologia e o resultado da qualidade do 
projeto estrutural é normalmente comprometido, sendo esta é uma 
inevitável conseqüência deste método e que deve ser absorvida 
pelos profissionais quando a estrutura simbolizada é usada. 
Onde a estrutura simbolizada é usada é essencial que o arquiteto 
tem claro qual o tipo de linguagem arquitetônica é desejada. A 
estrutura deve ser alterada e exagerada para fazer com esta 
linguagem seja bastante clara porque em caso contrario o 
resultado será uma arquitetura pobre; 
 
 Estrutura “High tech” trata a estrutura como um elemento de alta 
prioridade dentro do processo de elaboração do projeto de uma 
edificação. Permitindo que a forma do edifício e a natureza da 
linguagem arquitetônica sejam completamente determinadas. Esta 
metodologia é a mais direta possível de todas. O projeto preliminar 
do edifício é simplesmente o projeto do arranjo estrutural o qual é 
apropriado com os vãos e cargas envolvidas. A estética, o 
planejamento do espaço e outras considerações têm um papel 
secundário e não podem comprometer a integridade da solução 
estrutural. 
 
 
2.2 – Relação entre forma e eficiência estrutural 
 
 Muitos pesquisadores têm estudado o tema sobre as estruturas no 
projeto de arquitetura, e tem definido eficiência estrutural como sendo a 
capacidade da estrutura resistir a um determinado carregamento em termos 
do peso do seu material estrutural. A conclusão desses estudos é que a 
eficiência será alta se a razão resistência-peso da estrutura for alta. 
 A eficiência estrutural será afetada por diversos fatores conectados a 
forma e a configuração geral da estrutura. Mas somente um aspecto relativo 
à eficiência será considerado nesta notas: a relação da forma estrutural e o 
tipo de forças internas que ocorrem num determinado sistema. 
 Os esforços internos que normalmente os elementos estruturais 
definidos no projeto de arquitetura de uma estrutura são do tipo axial, flexão e 
uma combinação entre eles. É importante, portanto fazer uma distinção entre 
19 
 
eles, porque uma estrutura pode ser mais eficiente aos esforços internos do 
tipo axial do que esforços internos de flexão. 
 
 
Figura 2.2 
 
Na figura 2.2 é mostrada a distribuição das tensões internas num 
determinado elemento,e fica claro que o elemento carregado axialmente tem 
uma distribuição de tensões quase constante. E esta é principal razão da 
melhor eficiência dos elementos com este tipo de esforço interno, pois é 
necessário somente que a resistência ruptura dele seja ligeiramente maior 
que tensão que a seção da peça esta solicitada. Portanto, este será um 
material muito eficiente porque o valor de sua resistência será total no que diz 
respeito ao seu peso. 
 Nos elementos solicitados a flexão pura, ou seja, quando a carga é 
normal ao eixo longitudinal do elemento estrutural, a intensidade das tensões 
varia ao longo de sua seção transversal. Considerando as tensões numa 
determinada seção transversal, ela vai ser mínima próxima a sua linha neutra 
e máxima nos seus extremos. E daí será considerado somente partes 
resistentes aquelas com maiores tensões, fazendo dele então um elemento 
com menor eficiência estrutural. 
 A figura 2.3 mostra que o tipo de esforços internos que existe num 
determinado elemento estrutural dependerá da relação entre seu eixo 
principal, ou longitudinal, e o eixo em que a carga é aplicada. Os elementos 
estruturais retos serão solicitados a esforços internos do tipo axial quando a 
carga aplicada for paralela ao eixo longitudinal deles. No caso em que a 
carga esteja aplicada numa direção perpendicular ao eixo longitudinal do 
elemento, este estará solicitado a esforços internos de flexão. E obviamente 
20 
 
o caso mais comum e geral é aquele em que os casos anteriores são 
combinados, ou seja, a carga estará numa direção inclinada ao eixo 
longitudinal do elemento. 
 
 
Figura 2.3 
 
 No caso (a) a direção do eixo da carga coincide com o eixo principal 
do elemento, e daí será uma situação onde somente um esforço interno do 
tipo axial acontecerá. Já no caso (b) a direção do eixo das cargas é 
perpendicular ao eixo longitudinal ou principal do elemento estrutural, 
caracterizando então esforços internos do tipo flexão. E finalmente, o caso 
(c), onde os eixos das cargas externas são inclinados ao eixo longitudinal do 
elemento estrutural, e neste caso, os esforços internos serão combinados do 
tipo flexão e axial. 
É muito importante entender que quando um elemento não esta em 
linha reta, ele inevitavelmente estará solicitado a uma combinação de 
esforços internos do tipo axial e flexão, mas existem algumas exceções que 
são mostradas nas figuras 2.4 e 2.5. Estes elementos estruturais são: cabos 
flexíveis que são suportadas em suas extremidades e com varias cargas 
suspensas. E porque o cabo tem uma rigidez muito pequena, ele só é capaz 
de suportar cargas que resultem em esforços internos de tração axial pura. 
21 
 
Estas forças então vão dar forma à estrutura e ela é chamada de estrutura de 
forma ativa. 
A figura 2.4 mostra que a forma que o cabo assume depende dos 
pontos de aplicação das cargas. Ela terá linhas retas se as cargas forem 
concentradas em determinados pontos e curva se a carga for distribuída ao 
longo do cabo. 
 
 
Figura 2.4 
 
Um material flexível, tais como os cabos de aço, automaticamente 
assumirá a forma ativa em função da carga que é aplicada. Portanto, os 
materiais flexíveis são incapazes de assumir uma forma diferente do que um 
elemento de forma ativa. 
Mas se o material estrutural é rígido, e a forma ativa é um requisito, ele 
deve ser executado de tal forma que a estrutura assuma a forma ativa das 
cargas aplicadas, ou seja, uma estrutura solicitada a compressão, como 
mostrado na figura 2.5. Estas formas são espelhos das estruturas mostradas 
na figura 2.4. É importante notar que no caso das estruturas não assumirem 
a forma ativa, o esforço axial interno deixará de ser puro e ocorrerão também 
esforços de flexão. 
 
 
Figura 2.5 
 
Na figura 2.6 são mostrados alguns exemplos que são uma mistura de 
estruturas de forma ativa e de estruturas de forma não ativa. As figuras da 
coluna (a) são estruturas onde o eixo das cargas é perpendicular ao eixo 
principal ou longitudinal do elemento e conseqüentemente os esforços 
internos são do tipo flexão pura. Notar que não é possível que ocorra 
esforços axiais, pois não existe nenhuma componente de carga com eixo 
paralelo ao eixo longitudinal ou principal da peça. Nos elementos mostrados 
na coluna (b) são aqueles em que suas formas são exatamente as 
assumidas segundo a linha ativa das cargas, ou seja, são as estruturas de 
forma ativa com tensões axiais somente. Na coluna (c) são mostradas as 
estruturas com tensões de flexão mais tensões axiais combinadas. Nenhuma 
delas tem esforços internos puros, sejam eles axiais ou flexão. 
22 
 
 É possível então classificar os elementos estruturais em três 
categorias: forma ativa (b), massa ativa (a) e forma-massa ativa (c) segundo 
a forma dos seus eixos longitudinal ou principal. 
 
 
Figura 2.6 
 
 
2.3 - Seleção genérica do tipo de estrutura 
 
 É importante reconhecer que o processo que determina o projeto de 
uma estrutura é muito mais que uma invenção, uma seleção e uma 
adaptação. A maioria das novas estruturas são de fato versões de forma que 
envolvem na pratica o melhor arranjo considerando um determinado material 
estrutural. E considerando os materiais estruturais é possível obter as 
seguintes estruturas: de aço, de concreto armado, de alvenaria e de madeira. 
E elas representam as formas que o projetista deve começar o processo de 
seleção e adaptação do sistema estrutural. 
 Um importante fator que influi na seleção do tipo de estrutura de um 
edifício é a natureza da relação entre os projetos de arquitetura e de 
estrutura. Se a forma da “estrutura ignorada” for adotada, então a forma geral 
da edificação pode ser determinada sem considerar os requisitos estruturais, 
e levando em consideração que as estruturas de formas ativa e não ativa tem 
geometrias que são únicas e são determinadas em função do carregamento, 
é muito provável que uma estrutura do tipo semiforma ativa seja selecionada. 
E obviamente isto faz o trabalho do projetista estrutural ficar mais 
complicado, pois as opções de escolha do sistema estrutural são limitadas. 
 Neste caso o material estrutural é quase certo que será aço ou 
concreto armado porque a estrutura semiforma ativa requer que o material 
tenha uma capacidade significativa de resistência à flexão. A escolha de um 
dos dois materiais será determinada pela natureza da edificação. O concreto 
resulta em estrutura de maior massa, mas permite facilmente a criação de 
formas curvas, já o aço é mais resistente e capaz de produzir estruturas mais 
leves, mas deve ser utilizado em estruturas retilíneas e regulares. 
 Mas se a relação entre os projetos de arquitetura e estrutural for 
diferente a forma da “estrutura ignorada” será então necessário selecionar 
23 
 
um sistema estrutural que seja compatível com a estética e os aspectos 
programáticos do edifício, não se esquecendo que esta seleção deve 
também ser sensível aos requisitos estruturais. 
 Os fatores que influenciaram a escolha do tipo da estrutura serão: 
 
 O efeito da escala: o vão de uma estrutura definido pelo projeto de 
arquitetura é determinado conforme requisitos técnicos e 
programáticos considerando os espaços que esta estrutura vai 
ocupar. O vão tem um efeito significativo tanto no tipo genérico da 
estrutura quanto na seleção do sistema estrutural. O principio 
subjacente que governa a relação entre o vão e o tipo de estrutura 
é que a razão entre o peso próprio da estrutura e o carregamento 
a que ela esta submetida deve ter um valor satisfatório 
determinado por dados obtidos nas diversas edificações. Para um 
dado tipo de estrutura à medida que o vão aumenta a tendência 
da razão resistência-peso próprio é se tornar menos favorável. Os 
tipos de estruturas mais eficientes são aqueles que usam vãos 
quemantêm a relação resistência-peso próprio em níveis 
aceitáveis. Assim, elementos com seções transversais simples e 
solidas como vigas de madeira e de concreto armado têm vãos 
máximos que são relativamente pequenos. Já as vigas metálicas, 
laminadas, soldadas ou treliçadas, tem maiores vãos. Os vãos de 
dimensões muito longas (em torno de 200 m) são obtidos pela alta 
eficiência das estruturas em casca de concreto armado, cabos e 
treliças metálicas espaciais. Em suma, do ponto de vista do 
projetista, a escolha do tipo da estrutura é grande se os vãos são 
pequenos e se tornam progressivamente mais limitados à medida 
que os vãos aumentam. 
As estruturas do tipo viga-coluna (quadro) suportada por 
paredes estruturais de alvenaria com vigas de madeira ou vigas e 
lajes de concreto armado são indicadas para vãos pequenos de 5 
m até 10 m. Os vãos podem ser maiores com o uso de estruturas 
horizontais mais eficientes tais como as treliças de madeira ou 
aço. Em edifícios de andares múltiplos suportado por colunas de 
concreto armado ou aço é possível conseguir vãos maiores que os 
suportados por alvenaria, digamos de 5 m até 20 m. Vãos maiores 
que 20 m não são comuns, mas com o uso de outros tipos de 
estruturas mais eficientes, ou seja, vigas treliçadas, é possível 
obter vãos que giram em torno de 25 como as do “Centro 
Pompidou, Paris, França, projetado pelos arquitetos Renzo Piano 
e Richard Rogers; e pelos Engenheiros Ove Arup & Partners, 
(1971-1977)” mostrado na figura 2.7. 
 Em estruturas de edificações de um pavimento com vãos 
variando de 20 m até 30 m são possíveis de ser obtidos com a 
mudança das formas estruturais básicas para estruturas mais 
eficientes, tais como estruturas de pórticos espaciais ou estruturas 
de forma semiforma ativa. Sendo assim quando as estruturas de 
pórticos espaciais ou estruturas de forma semiforma ativa são 
utilizadas seria muito fácil especificar vãos de 20 m utilizando 
24 
 
vigas soldadas de aço enquanto as vigas treliçadas de aço 
poderiam ser usadas até vãos de 50 m. 
 
 
Figura 2.7 
 
 O efeito do custo: é outro fator que influencia a escolha do tipo da 
estrutura. A eficiência estrutural é obtida normalmente pela 
complexidade da estrutura, que determina o custo de execução. 
As estruturas de vãos longos são geralmente de alto custo, porque 
neste caso as estruturas complexas são opções disponíveis. A 
razão para a escolha de sistemas estruturais de forma complexa 
talvez seja por simples desejo da ter uma edificação complexa ou 
exagerada. E dependendo das prioridades do cliente, o custo 
pode ser um fator determinante na escolha do tipo da estrutura. 
 
 O planejamento interno: do edifício e sua natureza normalmente 
influencia a escolha do tipo da estrutura. O principal fator que 
influencia o planejamento é o grau pelo qual o interior da 
edificação é subdividido, que prevê dentro de um espaço 
determinado um requerido grau de regularidade. 
A extensão de compartimentos que existe num edifício 
normalmente tem uma influencia considerável na escolha do tipo 
da estrutura. Quando o edifício é celular e os compartimentos não 
são de grandes dimensões é possível adotar estruturas do tipo 
parede estrutural de alvenaria ou madeira. Este tipo de estrutura 
também pode ser utilizado nos edifícios de múltiplos andares de 
baixa altura se o planejamento interno do edifício for mais ou 
menos o mesmo igual em todos os pavimentos, mas se alguma 
destas condições não for atendida, estruturas do tipo viga-coluna 
(quadro) será uma boa opção. 
A estrutura de viga-coluna (quadro) também pode ser utilizada 
em edifícios onde grande área de espaços livre é uma 
necessidade mesmo que este espaço seja interrompido por 
elementos verticais-colunas, por exemplo. E obviamente esta 
estrutura também pode acomodar melhor edificações onde existe 
variação de planejamento entre pavimentos. No caso onde a 
continuidade das colunas for impossível, as vigas de transição 
serão uma opção de alto custo e talvez inevitável. 
25 
 
E é claro que quando a forma, as elevações e as seções do 
edifício são de irregularidade muito elevada uma estrutura não 
muito convencional será necessária, e neste caso as estruturas de 
concreto armado ou aço talvez sejam as mais indicadas. 
 
 O tratamento externo: que é previsto para o exterior de um edifício 
pode afetar a escolha do tipo da estrutura, especialmente se 
grandes áreas de paredes envidraçadas ou feitas de algum 
material que seja incapaz de funcionar com elemento estrutural. 
Edifícios que tem fechamento externo feito de vidro, normalmente 
são associados às estruturas de viga-coluna (quadro). 
 
 
2.4 - Seleção do material estrutural 
 
 A escolha do material estrutural é outra decisão fundamental, tanto 
estética quanto técnica, no planejamento da estrutura. O aço, o concreto 
armado, a alvenaria e a madeira produzem distinta qualidade visual num 
determinado edifício. 
 O tipo genérico da estrutura também afetará a escolha do material e 
conseqüentemente estas duas questões são freqüentemente solucionadas 
ao mesmo tempo. 
 Nas edificações de pequeno porte onde as paredes são estruturais os 
materiais como alvenaria e madeira provavelmente serão as opções mais 
indicadas. Lembrar que no passado estes dois tipos de materiais foram 
utilizados com muita freqüência, especialmente em cidades do norte da 
Europa, em edificações de até sete pavimentos. O concreto armado e o aço 
provavelmente serão as opções mais indicadas nas edificações em que sua 
estrutura seja do tipo viga-coluna (quadro). 
 Outras considerações tais como a disponibilidade local do material, 
velocidade de ereção ou qualquer outro requisito como pré-fabricação da 
estrutura, podem influenciar a escolha do material mais do que sua 
resistência mecânica. 
 As estruturas do tipo viga-coluna (quadro) podem ser construídas em 
aço, concreto armado ou até mesmo utilizando madeira como material 
estrutural. E apesar da madeira ser muito pouco utilizada como material 
estrutural nos edifícios de andares múltiplos, ela é associada com as 
edificações térrea de um pavimento no qual a madeira é exposta assumindo 
também então um caráter estético. 
 O concreto armado é também um material estrutural utilizado em 
edificações térrea de um pavimento, entretanto devido ao seu peso próprio 
muito alto e também porque as cargas impostas são pequenas ele não é 
muito recomendado. Esta também é a razão pela qual raramente ele é usado 
nas estruturas de telhado dos edifícios de andares múltiplos exceto nas lajes 
de cobertura, onde o acesso é permitido, terraços ou jardins, e as cargas são 
maiores que as que normalmente acontecem nas coberturas. 
 O aço é recomendado para ser utilizado como material estrutural tanto 
nos edifícios de andares múltiplos como nas edificações térrea, entretanto no 
Brasil este tipo de material é pouco utilizado em edificações térreas. 
26 
 
 A seleção do aço como material estrutural tem como razões: a alta 
resistência mecânica do material, a aparência principalmente em “estruturas 
simbolizadas” e a velocidade de construção. A primeira delas é obviamente a 
mais importante se a edificação requer longos vãos ou se existe a 
necessidade de produzir uma estrutura com elementos esbeltos de baixo 
volume de material. 
Aparência é freqüentemente a razão para se escolher a madeira como 
elemento estrutural, apesar de que a leveza do elemento pode ser outro fator. 
A madeira também pode ser selecionada devido a sua durabilidade. Lembrar 
que em ambientes onde a corrosão é alta, tais como edifícios com piscinas 
de natação, ela pode ser o material mais recomendado. 
O concreto armado pode ser selecionado por varias razões. Ele 
proporciona uma estrutura de baixo custo principalmente porque ele não 
exige nenhum material de acabamento oude resistência a fogo. A sua boa 
durabilidade é outra considerável vantagem, e por ser um material que pode 
ser moldável ele pode ser uma boa opção na construção de elementos 
curvilíneos. Não esquecer que a continuidade estrutural dos elementos pode 
ser uma grande vantagem do concreto armado, pois ele permite a construção 
de estruturas de geometrias complexas. 
Todos os materiais estruturais impõem certas limitações como também 
podem ser convenientes. Assim, a menos que a relação entre os projetos de 
arquitetura e de estrutura seja o da estrutura ignorada, a limitação do material 
escolhido deve necessariamente ser reconhecida pelos profissionais 
envolvidos no processo de elaboração dos projetos. A natureza destas 
limitações ou conveniências deve ser levada em consideração durante a 
escolha do material estrutural para que seja garantida a compatibilidade dele 
com as intenções arquitetônicas. 
 
 
2.5 – Determinação da forma da estrutura 
 
A forma final e geral do arranjo da estrutura é normalmente uma 
adaptação de uma das formas estruturais que cada material determina. 
Basicamente este processo de adaptação é determinado com o objetivo de 
produzir edifícios nos quais os requisitos arquitetônicos e estruturais são 
harmonizados. 
Existem vários fatores globais que são significativos e influenciam na 
decisão do tipo da estrutura que deve ser assumido. E talvez o mais 
importante deles seja os objetivos arquitetônicos estabelecidos pelo arquiteto 
ou pelo time de arquitetos. A relação entre os projetos de arquitetura e 
estrutura, discutida anteriormente no item “2 - Estruturas no projeto de 
arquitetura” é provavelmente outro fator que influencia a forma final da 
estrutura no projeto de arquitetura. 
Os fatores particulares, tais como as condições do local, a escala e as 
características do layout interno do edifício obviamente exercerão um 
influencia decisiva na escolha da forma final da estrutura. Todos os fatores 
descritos anteriormente influenciarão a escolha tanto do material estrutural 
quanto o tipo de estrutura. E a determinação da forma da estrutura então é 
feita em função de um vocabulário que cada tipo de material estrutural 
estabelece. Portanto, uma vez que o tipo da estrutura tenha sido escolhido o 
27 
 
processo de adaptação e modificação deve ocorrer de tal forma que satisfaça 
os requisitos individuais do edifício em questão. 
 
 
3 – Exercícios Propostos 
 
 
1 – “Quando uma estrutura esta equilibrada necessariamente ela estará 
estabilizada”. Esta afirmação é correta? Se não, explique por que. 
 
2 – “A resistência e a rigidez de um determinado elemento estrutural são 
grandezas que sempre são proporcionais.” Esta afirmação é correta? 
Explique. 
 
3 – Por que os materiais estruturais como: aço, concreto-armado e a madeira 
são os mais utilizados nos sistemas estruturais do tipo viga-coluna (quadro)? 
 
4 – O concreto é um material estrutural que poderia ser utilizado em qualquer 
sistema estrutural de viga-coluna (quadro). Explique. 
 
5- Por que nos edifícios que utilizam paredes como estrutura o arquiteto 
perde a flexibilidade de planejamento que o sistema de viga-coluna oferece? 
 
6- As estruturas em abóbodas e cúpulas são equivalentes as tensionadas e 
suspensas. Faça um paralelo entre elas. 
 
7 – Qual o material estrutural entre o aço, o concreto armado e a madeira tem 
a melhor desempenho ao fogo e por quê? 
 
8 – Se um arquiteto tivesse que desenvolver um edifício que utilizasse barras 
longas e esbeltas e que também resistisse à tração, qual seria o material 
adequado e por quê? 
 
9 – Por que os materiais estruturais como: aço, concreto-armado e a madeira 
são os mais utilizados nos sistemas estruturais do tipo viga-coluna (quadro)? 
 
10 – Qual seria o material estrutural adequado se o sistema de estabilização 
do exercício 11 fosse composto por barras longas e esbeltas, e também 
tivessem que resistir tanto à tração quanto à compressão? 
 
11 - A estrutura da figura 3.1 dá forma a uma edificação, e do ponto de vista 
arquitetônico o espaço compreendido entre os pontos “BEFC” não deve 
conter qualquer tipo de obstrução. Sabe-se que este sistema estrutural está 
equilibrado, mas não está estabilizado. Esquematize um sistema de 
estabilização adequado para esta estrutura. 
 
 
Figura 3.1 
28 
 
12 – Sabendo-se que a estrutura da figura 3.2 dá forma a uma edificação e 
que do ponto de vista arquitetônico o espaço compreendido entre os pontos 
“BFGC” deve ser livre de qualquer tipo de obstrução, esquematize um 
sistema de estabilização adequado para esta estrutura. Indique se a (s) barra 
(s) é (são) flexível (eis) ou rígida (s). 
 
 
Figura 3.2 
 
 13 – Quais os tipos de relações que podem existir entre a estrutura e a 
arquitetura de uma determinada edificação? 
 
14 – Por que um elemento tracionado é mais eficiente que outro flexionado? 
 
15 – Explique e exemplifique por que o tipo de esforço interno depende da 
relação entre o eixo de aplicação da carga e seu eixo principal. 
 
16 – Por que a seleção do tipo de estrutura depende do material estrutural? 
 
17 – Quais os fatores que exercem ação na estrutura de uma edificação? 
 
18 – Por que a escolha do material estrutural influência tanto a estética 
quanto a técnica na idealização do sistema estrutural? 
 
19 – Quais os fatores que influenciaram a forma estrutural de uma estrutura? 
 
 
4 – Referencias bibliográficas 
 
1 – Rebello, Y.C.P., Estruturas de Aço, Concreto e Madeira – Atendimento da Expectativa 
Dimensional, Zigurate Editora, São Paulo, 2005. 
2 – Kulak G.L. and Grondin G.Y., Limit States Design in Structural Steel, Quadratone Grafics 
Ltd., Canada, 2002. 
3 – Drysdale, R.G., Hamid A.A. and Baker L.R., Masonry Structures Behavior and Design, 
The Masonry Society, Boulder Colorado, 1999. 
4 – MacDonald, A.J., Structural Design for Architecture – Second edition, Reed Educational 
and Professional Publishing Ltd., Great Britain, 2001. 
5 – MacDonald, A.J., Structural Design for Architecture, Reed Educational and Professional 
Publishing Ltd., Great Britain, 1997. 
6 – Robbin, T., Engineering a New Architecture, Yale University Press, New Haven and 
London, 1996. 
7 – McCormac, J.C., Structural Steel Design-LRFD Method, Harper Collins College 
Publishers, New York, 1995. 
8 – Thornton, C. H., Exposed Structure in Building Design, McGraw-Hill Inc., U.S.A., 1993.