[pt] A obtenção de estruturas mais resistentes e rígidas, e economicamente viáveis, é uma preocupação cada vez maior na construção civil. Sob essa ótica, este trabalho tem o objetivo de avaliar o comportamento de pilares mistos de seção composta através de uma modelagem numérica. Foram estudados dois tipos de seções, uma composta por dois perfis I laminados, e outra por dois perfis U enrijecidos, em ambos os casos conectados por perfis I e preenchidos com concreto armado. Com o uso do software ABAQUS, foi avaliado o comportamento estrutural dos elementos submetidos a carregamentos de flexão, compressão e flexo-compressão. O modelo foi validado através da comparação com dados experimentais de estudos anteriores e resultados previstos pela norma técnica brasileira, conseguindo representar adequadamente o comportamento das curvas momento-deslocamento e força-deslocamento. As resistências obtidas a partir dos modelos numéricos foram superiores aos valores esperados pela solução teórica, principalmente no carregamento de compressão. De modo a avaliar a viabilidade econômica do sistema misto proposto, foi realizado o dimensionamento de um galpão industrial, que evidenciou ganho significativo de inércia em relação a um sistema composto apenas por perfis de aço, resultando em uma economia de até 11 por cento na massa equivalente em aço. Por fim, desenvolveu-se um estudo paramétrico para investigar a influência do número de conectores, da sua disposição, da resistência do concreto e do diâmetro da armadura na resistência do pilar. / [en] A growing concern in civil construction is to obtain structures that are more resistant, rigid and economically feasible. This study aims to evaluate the behavior of steel-concrete columns of composite section, through numerical modeling. The studied cross-sections were composed of two rolled I profiles, and other with C-lip channels, connected by I profiles, and filled with reinforced concrete. The ABAQUS software was used to evaluate the structural behavior of the columns subjected to flexural, compression and eccentric compression loads. The model was calibrated through experimentally obtained data from previous studies, and results provided by the Brazilian National Standards, and it was able to properly reproduce the moment-displacement and load-displacement curves. The obtained resistances from the numerical models were greater than the ones expected by the theoretical solution, especially under compression load. In order to evaluate the economic feasibility of the proposed composite model, a design example of an industrial shed was conducted, and it showed a significant increase in moment of inertia when compared to steel-only box sections, which resulted in savings of up to 11 percent in equivalent mass of steel. Finally, a parametric study was made to investigate the influence of the number and disposition of the connectors, and the contribution of the concrete resistance and reinforcement s diameter in the strength of the columns.

[pt] Ligações semi-rígidas em estruturas de aço tem apresentado uso crescente na construção metálica, pois é uma opção que permite um melhor aproveitamento da capacidade da estrutura. Neste trabalho apresentam-se as características e a classificação das ligações semi-rígidas bem como a evolução da modelagem numérica e analítica do comportamento destas ligações. Apresenta-se uma metodologia com base no método dos elementos finitos para avaliar numericamente a relação momento-rotação de conexões viga-coluna em estruturas de aço. Parte essencial desta metodologia é a modelagem da ligação e de seus diversos componentes. Um modelo completo em termos da geometria, capaz de representar a interação entre os diversos componentes da conexão é proposto. Esta modelagem inclui a discretização de todos os componentes da conexão: placa e ou cantoneiras, porcas, coluna e viga, sendo a extensão da viga e da coluna a ser considerada no modelo escolhida por calibração do mesmo. O contato entre os componentes da ligação é considerado por meio de algoritmo específico de contato com base na formulação de um problema linear complementar. Considera-se contato sem atrito entre corpos deformáveis. A fim de representar com mais fidelidade as características tridimensionais do problema, adota-se uma modelagem também tridimensional com base em elementos finitos híbridos hexaédricos de oito nós, permitindo o emprego de uma discretização relativamente grosseira. Fenômenos como a presença de grandes deformações, plastificação dos componentes e a pré-tensão dos parafusos são incluídos no modelo. Os modelos apresentados são empregados para o estudo do comportamento de ligações tipo placa de extremidade estendida e tipo cantoneira de alma simples. Para validação dos modelos são comparados os resultados numéricos com dados experimentais. Analisa-se também a participação da flexibilidade dos diversos componentes da conexão, tais como: parafuso, placa de extremidade, mesa da coluna, na resposta da conexão. / [en] Semi-rigid connections are now-a-days widely employed by steel structures. Such connections take better advantage of the overall structure capabilities. In this work the properties and classification of semi-rigid connections is discussed. Additionally numerical and analytical models for prediction of connection behavior are presented. A finite element based methodology for the numerical evaluation of moment-rotation relations and load carrying capacity of semi-rigid connections is proposed. An important feature of this model is a complete a three dimensional geometrical description of the many components of the connection, such as plates, column, beam, bolts and nuts and the interaction between them. The extension of beam and column to be modeled is determined by numerical calibration. Frictionless contact between the connection components is considered by a specific contact algorithm which ensures non- penetration and permits separation of the individual parts. In this work a solution strategy for the contact problem based on the establishment of a linear complementary problem is adopted. The three dimensional modeling is carried out by a mesh of hybrid hexahedral eight node elements, which allow the use of relatively coarse meshes. Effects such as the presence of large deformations, yielding of components and pre- stressing of bolts are present in the model. The proposed model is applied to the analysis of the behavior of extended end-plate connections and web cleat connections. The numerical results are compared to experimental data for model validation. One of the objectives of this analysis is the evaluation of the participation of each component on the overall flexibility of the connection. / [es] El uso de ligaduras semirígidas en extructuras de acero ha experimentado un crescimiento importante en la construcción metálica. Esta opción permite un mejor aprovechamiento de la capacidad de la extructura. En este trabajo se presentan las características de las ligaduras semirígidas, su clasificación; y la evolución de los modelos numéricos y analíticos del comportamiento de estas ligaduras. Se discute una metodología con base en el método de los elementos finitos para evaluar numéricamente la relación momento-rotación de conexiones viga-columna en extructuras de acero. La parte esencial de esta metodología es el modelo de la ligadura y sus diversos componentes. Se propone un modelo completo en términos de geometría, capaz de representar la interacción entre los diversos componentes de la conexión. Este modelo incluye la discretización de todos los componentes de la conexión, siendo que la extensión de la viga y de la coluna a ser considerada en el modelo, deberá ser elegida por calibración del mismo. Para considerar el contacto entre los componentes de la ligadura se utiliza el algoritmo específico de contacto con base en la formulación de un problema lineal complementar. A fin de representar con más fidelidad las características tridimensionales del problema, se adoptó un modelo tridimensional con base en elementos finitos híbridos hexaédricos de ocho nodos, permitiendo el empleo de una discretización relativamente grosera. Se incluyen en el modelo fenómenos como la presencia de grandes deformaciones, plastificación de los componentes y la pretensión de los tornillos. Los modelos presentados se emplean en el estudio del comportamiento de ligaduras tipo placa de extremidad extendida y tipo esquinero de alma simple. Para evaluar los modelos se comparan los resultados numéricos con datos experimentales. También se incluye un análisis de la participación en la respuesta de la conexión, de la flexibilidad de los diversos componentes de la conexión, tales como: tornillo, placa de extremidad, mesa de la columna.