Las estructuras deben ser diseñadas para satisfacer lo que se conoce como las 4S del diseño estructural (en inglés, Strength, Stiffness, Stability, Synergy) o Resistencia, Rigidez, Estabilidad y Sinergia.
Los siguientes ejemplos demuestran estructuras arquitectónicas que cumplen con las 4S.
1) Fuerza: Impide la rotura
2) Rigidez: Evitar la deformación excesiva
3) Estabilidad: Para evitar el colapso
4) Sinergia: para reforzar el el diseño arquitectónico, que se describe en dos ejemplos:
Ejemplo pragmático: haz compuesto por tablas de madera
Ejemplo Filosófica: Diseño Auditorio
Comparando vigas de tablones de madera, b = 12″ de ancho y d = 1″ de profundidad, cada uno. La rigidez es definida por el momento de inercia, I = b d3/12.
La misma cantidad de material es 100 veces más rígido y 10 veces más fuerte cuando está pegado juntos para transferir el esfuerzo cortante y llevar las fibras a una compresión y tensión (un sistema, mayor que la suma de su partes).
A nivel filosófico, las estructuras pueden fortalecer el diseño arquitectónico, como se muestra en el ejemplo de un auditorio:
• Arquitectónicamente, las columnas definen la circulación.
• Estructuralmente, la ubicación de la columna reduce la flexión en vigas del techo más de un 500%.