Na concep¸c˜ao dos projetos estruturais de engenharia, os projetistas iniciam os c´alculos baseando-se em trˆes premissas: seguran¸ca, tempo (elabora¸c˜ao e execu¸c˜ao da obra) e economia. Para se atingir um equil´ıbrio entre essas vari´aveis h´a uma gama de materiais e m´etodos dispon´ıveis no mercado. De forma isolada, dentre os materiais mais usados na constru¸c˜ao civil, destacam-se o concreto e o a¸co (LEMES, 2015).
Cada material tem suas caracter´ısticas e ´e empregado nos projetos de acordo com as necessidades. Ainda que os elementos estruturais reticulados sejam de a¸co, o concreto armado ´e presen¸ca frequente na confec¸c˜ao das funda¸c˜oes e das lajes. Al´em da sua rela¸c˜ao resistˆencia/peso auxiliar na obten¸c˜ao de lajes com capacidade resistente e rigidez ade- quadas tanto para os Estados Limites ´Ultimos (ELU) quanto para os Estados Limites de Servi¸co (ELS), a etapa de pr´e endurecimento permite a confec¸c˜ao das mais variadas formas para os elementos estruturais. Embora o concreto apresente boa resistˆencia `a compress˜ao, sob esfor¸cos de tra¸c˜ao o material fissura com baixos ´ındices de carregamento, necessitando assim de armaduras de a¸co para melhorar a capacidade resistente de elementos tracionados e/ou fletidos.
A natureza quase artesanal do processo de fabrica¸c˜ao do concreto implica que, peque- nas varia¸c˜oes em sua composi¸c˜ao (quantidade de agregado, consumo de cimento e rela¸c˜ao ´agua/cimento) podem conduzir `a produ¸c˜ao de concretos excepcionalmente dur´aveis ou extremamente vulner´aveis (BEBER, 2003). Embora as t´ecnicas para a confec¸c˜ao de es- truturas de concreto tenham evolu´ıdo, tal como o controle de qualidade, o a¸co apresenta
vantagens em rela¸c˜ao ao concreto pela sua homogeneidade e um processo de fabrica¸c˜ao com controle mais r´ıgido.
Batelo (2014) ressalta que devido `a sua concep¸c˜ao estrutural e forma esbelta, os p´or- ticos de a¸co comp˜oem uma estrutura leve, econˆomica, eficiente e de montagem r´apida, possibilitando a execu¸c˜ao de projetos mais elaborados e desafiadores. Apesar de muitas vantagens como componente estrutural, o a¸co apresenta problemas quando exposto `as intemp´eries, o que causa a corros˜ao do material, e ao fogo. Dessa forma, por apresentar boa resistˆencia aos agentes agressivos, o concreto foi primeiramente usado para revestir e proteger os perfis met´alicos. Embora o concreto tivesse uma participa¸c˜ao em termos es- truturais, sua contribui¸c˜ao na capacidade resistente e rigidez dos elementos era desprezada (LEMES et al., 2017c).
A ideia de prote¸c˜ao dos pilares met´alicos impulsionou o surgimento dos primeiros pilares mistos de a¸co e concreto que, desde ent˜ao, evolu´ıram e hoje apresentam varia¸c˜oes no arranjo e composi¸c˜ao desses materiais. Desta forma, al´em dos pilares preenchidos, existem outros tipos de pilares mistos que diferem daqueles pela posi¸c˜ao que o concreto estrutural ocupa na se¸c˜ao transversal. Em fun¸c˜ao dessa posi¸c˜ao, os pilares mistos podem ser classificados em revestidos e preenchidos (NARDIN, 2003).
A associa¸c˜ao do a¸co e do concreto visa, fundamentalmente, o melhor aproveitamento f´ısico e mecˆanico dos materiais (DENAVIT, 2012). Assim, as estruturas mistas de a¸co e concreto apresentam vantagens no que diz respeito `a capacidade resistente, rigidez, prote¸c˜ao dos elementos met´alicos (incˆendio e corros˜ao), custo benef´ıcio, ductilidade, etc. Griffis (1986) relatou que os elementos de concreto geralmente oferecem propriedades de amortecimento consider´aveis para o sistema estrutural, enquanto os componentes de a¸co proporcionam a redu¸c˜ao do peso total da estrutura e consequentemente dos custos relacio- nados `a funda¸c˜ao. Al´em disso, esse tipo de estrutura tamb´em possui vantagens durante a execu¸c˜ao. Durante a cura do concreto, esse pode ser suportado por perfis met´alicos e fˆormas, reduzindo gastos com escoramentos e aumentando o espa¸co livre de circula¸c˜ao na obra.
A uni˜ao de diferentes materiais em um mesmo elemento estrutural ´e feita por um meio de conex˜ao. Segundo Caldas (2004), no caso das estruturas mistas de a¸co e concreto, a intera¸c˜ao pode ocorrer por meios mecˆanicos (conectores, mossas e ressaltos), por atrito, ou por simples aderˆencia e reparti¸c˜ao de cargas.
Segundo Lemes (2015), h´a dois tipos de intera¸c˜ao: total e parcial. Define-se como in- tera¸c˜ao total a perfeita uni˜ao entre os materiais. Em outras palavras, pode-se descrever o campo de deforma¸c˜oes na se¸c˜ao transversal de forma aproximadamente linear, sem peque- nos saltos ou descontinuidades. Para que tal grau de intera¸c˜ao seja atingido ´e necess´ario, por exemplo, um n´umero suficiente de conectores de cisalhamento para que n˜ao ocorra deslizamento na interface dos materiais. ´E comum adotar esse tipo de intera¸c˜ao para a an´alise num´erica de elementos reticulados (CALDAS, 2004; IU et al., 2009; LIU, 2013; FONG; CHAN, 2012; CHIOREAN, 2013; GON ¸CALVES; CARVALHO, 2014). Quando os materiais trabalham de forma conjunta, e a conex˜ao entre eles ´e deform´avel, a intera¸c˜ao ´e dita parcial. Dessa forma, ocorre deslizamento na interface implicando no comportamento n˜ao monol´ıtico do elemento. Segundo Spacone e El-Tawil (2004), a intera¸c˜ao parcial ´e um problema inerente `as estruturas mistas e influencia principalmente nos estados limites de utiliza¸c˜ao, na dissipa¸c˜ao de energia, nas distribui¸c˜oes locais de tens˜ao e nos estados limites ´
ultimos. As conex˜oes deform´aveis j´a foram objetos de diversos estudos (FAELLA et al., 2002; SILVA, 2006; SILVA, 2010; SOUSA JR, 2013; TURMO et al., 2015; CHIOREAN; BURU, 2017).
A presen¸ca do concreto na estrutura aumenta o grau de dificuldade para a avalia¸c˜ao das rigidezes e da capacidade resistente das se¸c˜oes transversais devido ao seu comportamento uniaxial. De modo a facilitar os c´alculos do projetista, normas de projeto apresentam procedimentos simplificados para a determina¸c˜ao da capacidade resistente desses elemen- tos (EC 4, 2004; NBR 8800, 2008). Diante da dificuldade em obter uma resposta com maior grau de precis˜ao, o AISC LRFD (2016) fornece metodologias simplificadas para o estudo da se¸c˜ao transversal. Ainda assim, para se chegar a melhores resultados, a norma americana cita como alternativa o uso do M´etodo da Compatibilidade de Deforma¸c˜oes (MCD). Al´em de uma descri¸c˜ao mais realista do comportamento de se¸c˜oes transversais mistas de a¸co e concreto, a norma americana cita que sua utiliza¸c˜ao tamb´em ´e aplic´avel na determina¸c˜ao da capacidade resistente nominal de se¸c˜oes irregulares e nas situa¸c˜oes onde o a¸co utilizado n˜ao apresenta comportamento elastopl´astico perfeito. Al´em da de- termina¸c˜ao da capacidade resistente (CALDAS, 2004; LEMES et al., 2017a; LEMES et al., 2017b), o MCD tamb´em se aplica na avalia¸c˜ao das rigidezes axial e `a flex˜ao da se¸c˜ao transversal (CHIOREAN, 2013; LEMES et al., 2015; LEMES et al., 2017c).
an´alise estrutural n˜ao linear f´ısica e s˜ao perfeitamente aplic´aveis ao M´etodo da R´otula Pl´astica Refinado (MRPR). No MRPR, a plasticidade ´e considerada a n´ıvel local exclusi- vamente nos pontos nodais dos elementos finitos oriundos da discretiza¸c˜ao da estrutura.
Segundo Oliveira (2007), a engenharia passou por grandes avan¸cos, particularmente as ´areas de projetos e de constru¸c˜ao civil. As t´ecnicas de otimiza¸c˜ao no que diz respeito ao peso e `a forma, o desenvolvimento de equipamentos de teste e computacionais, e modelagens num´ericas eficientes levaram a constru¸c˜oes mais econˆomicas e esbeltas, e a edif´ıcios mais altos e arrojados. Assim, quest˜oes antes n˜ao convenientemente abordadas passaram a assumir fundamental importˆancia no projeto estrutural seguro e econˆomico. O conhecimento dos chamados efeitos n˜ao lineares, sejam provenientes da geometria da estrutura, da plastifica¸c˜ao ou fissura¸c˜ao dos materiais e do comportamento das liga¸c˜oes entre os elementos da estrutura, ´e de fundamental importˆancia para que a estrutura exer¸ca satisfatoriamente a fun¸c˜ao para a qual foi projetada. Numericamente, considera-se que a busca por formula¸c˜oes cada vez mais precisas e metodologias de solu¸c˜ao r´apidas ´e um processo cont´ınuo e necess´ario.