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O comportamento das ligações viga-pilar é um aspeto fundamental do desempenho de pórticos de aço, regendo a transferência de cargas, a estabilidade e a resposta sísmica. Embora as ligações de eixo forte tenham sido extensivamente estudadas e normalizadas, o comportamento mecânico das ligações de eixo fraco e das ligações espaciais tridimensionais permanece insuficientemente compreendido, particularmente sob condições de carregamento multiaxial. Em pórticos espaciais, a interação de ações provenientes de direções ortogonais gera estados de tensão complexos nos nós de ligação, os quais não são adequadamente abordados nas normas de projeto atuais.Esta investigação estuda o comportamento de ligações de aço planas e espaciais através de um enquadramento integrado — analítico, experimental e numérico — com o objetivo de fazer avançar tanto a compreensão estrutural como a prática de projeto. O estudo examina, primeiramente, a influência da modelação das ligações e das recentes revisões do Eurocódigo 8 no desempenho sísmico de pórticos simples. Os resultados demonstram que as disposições revistas reduzem significativamente as tendências de sobre-dimensionamento, mantendo um desempenho sísmico comparável. Demonstrou-se que a consideração explícita da rigidez e resistência das ligações influencia substancialmente a resposta estrutural global, evidenciando a necessidade de uma representação realista das mesmas e motivando o alargamento da investigação ao comportamento de ligações tridimensionais.A abordagem adotada para caracterizar sistematicamente a resposta de ligações espaciais baseia-se numa metodologia bottom-up. Inicialmente, o comportamento do componente painel de alma do pilar é examinado sob carregamento uniaxial e multiaxial, através de campanhas experimentais dedicadas e estudos numéricos em modelos de elementos finitos calibrados. São identificados os parâmetros que controlam a rigidez, a resistência e os modos de rotura, sendo propostas expressões analíticas simplificadas para contabilizar os efeitos de restrição dos banzos e a degradação devida a forças de compressão transversais. Estas formulações demonstram uma melhor precisão em comparação com os modelos existentes e são adequadas para implementação direta em procedimentos de projeto.A investigação estende-se, seguidamente, a ligações viga-pilar completas, planas e espaciais, sujeitas a carregamentos monotónicos e cíclicos. As investigações experimentais e numéricas revelam que as deformações dos apoios, particularmente a rotação e distorção dos banzos do pilar, desempenham um papel crítico na degradação da rigidez e resistência da ligação. Para as ligações espaciais, demonstra-se que a interação do carregamento biaxial afeta significativamente o desempenho da ligação, sendo que a compressão transversal no plano da alma do pilar produz os efeitos mais penalizadores. Sob carregamento cíclico, a interação de tensões multiaxiais acelera a degradação da rigidez, reduz a resistência à flexão e diminui a capacidade de dissipação de energia, especialmente nas ligações de eixo fraco. Demonstra-se que a aplicação de chapas de continuidade é uma medida de projeto eficaz, aumentando substancialmente a resistência, rigidez, ductilidade e dissipação de energia.Ao articular os fundamentos da mecânica das ligações com observações experimentais e numéricas, a presente tese apresenta formulações analíticas validadas e propostas de pré-normatização para ligações de aço planas e espaciais. Estes contributos potenciam o dimensionamento e a avaliação do desempenho de ligações espaciais, sustentando o projeto de estruturas metálicas tridimensionais resilientes e eficientes na utilização de materiais.

The behavior of beam-to-column joints is a fundamental aspect of steel frame performance, governing load transfer, stability, and seismic response. While major-axis connections have been extensively studied and codified, the mechanical behavior of minor-axis connections and three-dimensional spatial joints remains insufficiently understood, particularly under multiaxial loading conditions. In spatial frames, the interaction of actions from orthogonal directions generates complex stress states at joint nodes, which are not adequately addressed in current design standards.This doctoral research investigates the behavior of planar and spatial steel joints through an integrated analytical, experimental, and numerical framework, with the objective of advancing both structural understanding and design practice. The study first examines the influence of joint modeling and recent revisions to Eurocode 8 on the seismic performance of planar steel moment-resisting frames. The results demonstrate that the revised provisions significantly reduce over-design tendencies while maintaining comparable seismic performance. Explicit consideration of joint stiffness and strength was shown to substantially influence global structural response, highlighting the need for realistic joint representation and motivating the extension of the investigation to three-dimensional joint behavior.A bottom-up methodology is adopted to systematically characterize spatial joint response. The behavior of the column web faceplate component is first examined under uniaxial and multiaxial loading through dedicated experimental campaigns and calibrated finite element studies. Governing parameters controlling stiffness, resistance, and failure modes are identified, and simplified analytical expressions are proposed to account for flange restraint effects and degradation due to transverse compressive forces. These formulations demonstrate improved accuracy over existing models and are suitable for direct implementation in design procedures.The research then extends to full planar and spatial beam-to-column joints subjected to monotonic and cyclic loading. Experimental and numerical investigations reveal that support deformations, particularly column flange rotation and distortion, play a critical role in joint stiffness and strength degradation. For spatial joints, biaxial loading interaction is shown to significantly affect joint performance, with transverse in-plane compression in the column web producing the most detrimental effects. Under cyclic loading, multiaxial stress interaction accelerates stiffness degradation, reduces moment resistance, and diminishes energy dissipation capacity, especially for minor-axis connections. The application of continuity plates is demonstrated to be an effective design and retrofit measure, substantially enhancing strength, stiffness, ductility, and energy dissipation.By linking fundamental joint mechanics with experimental and numerical observations, the thesis delivers validated analytical formulations and pre‑codification proposals for planar and spatial steel joints. These contributions enhance the design and performance assessment of spatial joints and support the creation of resilient, material‑efficient three‑dimensional steel structures.