A área de concentração de Estruturas e Materiais do Programa de Engenharia Civil da COPPE/UFRJ reúne atividades de pesquisa fundamental e aplicada voltadas ao desenvolvimento, caracterização, modelagem, projeto, fabricação, monitoramento e avaliação do desempenho de materiais, elementos e sistemas estruturais. A área integra abordagens experimentais, analíticas e computacionais para enfrentar desafios contemporâneos da engenharia civil e de infraestrutura, considerando aspectos de segurança, desempenho, durabilidade, sustentabilidade e eficiência ao longo do ciclo de vida das construções.

As pesquisas abrangem desde o desenvolvimento e a caracterização de materiais convencionais e avançados até sua aplicação em sistemas estruturais e infraestruturas de diferentes escalas e finalidades. No campo dos materiais, destacam-se estudos sobre materiais cimentícios e compósitos, concretos de resistência normal, alto e altíssimo desempenho, propriedades micro e nanoestruturais, reologia, durabilidade, deformações e fadiga, bem como o desenvolvimento de materiais de menor impacto ambiental, incluindo materiais com substituição de constituintes convencionais, o uso do bambu como material de construção e a avaliação do ciclo de vida. As pesquisas abrangem também o desenvolvimento de materiais de construção inteligentes  multifuncionais, materiais destinados à cimentação e ao tamponamento de poços de petróleo e novas tecnologias de fabricação, incluindo a automação e a manufatura aditiva por impressão 3D.

No campo das estruturas, as pesquisas contemplam a concepção, análise, dimensionamento, fabricação, recuperação e monitoramento de sistemas e elementos estruturais, incluindo estruturas de concreto, aço, sistemas mistos, madeira e materiais compósitos. São estudados sistemas destinados a edificações e infraestruturas, bem como estruturas associadas aos setores de energia e à indústria, incluindo concepções inovadoras e elementos pré-moldados. As atividades abrangem ainda a dinâmica, estabilidade, identificação e avaliação da integridade estrutural, combinando modelagem numérica e investigação experimental para compreender e aprimorar o desempenho dos sistemas estruturais.

A área incorpora de forma integrada métodos avançados de modelagem computacional e simulação multifísica, incluindo métodos dos elementos finitos, elementos de contorno, diferenças finitas, volumes finitos e métodos sem malha, além de estratégias para sua combinação. A utilização de computação de alto desempenho, estruturas de dados, otimização de algoritmos, ciência de dados e inteligência artificial amplia a capacidade de análise e previsão do comportamento de materiais e estruturas. Essas abordagens são aplicadas a problemas de engenharia envolvendo, entre outros, estruturas massivas de concreto, estruturas pré-fabricadas e materiais compósitos, estruturas e poços de petróleo, proteção catódica e problemas associados à indústria de óleo e gás e à transição energética.

Outro eixo de atuação compreende a segurança contra incêndio e altas temperaturas, envolvendo tanto a reação ao fogo e a degradação térmica dos materiais quanto a resistência ao fogo e o comportamento termomecânico de elementos e sistemas estruturais. As pesquisas combinam estudos experimentais e numéricos em estruturas de diferentes materiais, além do desenvolvimento e aplicação de modelos computacionais para a simulação de incêndios e de seus efeitos. Métodos avançados de dinâmica dos fluidos computacional, técnicas numéricas e inteligência artificial são empregados no desenvolvimento de ferramentas para previsão do comportamento e apoio à tomada de decisão em situações de incêndio.

A característica fundamental da área de concentração é a integração entre materiais, estruturas e métodos experimentais e computacionais, permitindo abordar problemas de engenharia em diferentes escalas, desde a caracterização dos materiais e de seus mecanismos micro e nanoestruturais até a análise do comportamento de elementos e sistemas estruturais em escala real. Essa integração favorece o desenvolvimento de soluções inovadoras para a construção civil e para setores estratégicos de infraestrutura, energia e indústria, com atenção crescente à sustentabilidade, à redução dos impactos ambientais, à segurança e à confiabilidade das estruturas.