Effectiveness of multi-mode pushover analysis procedure for the estimation of seismic demands of steel moment frames

A multi-run and multi-mode pushover procedure for the approximate analysis of the seismic response of steel moment-resisting frames is developed and evaluated. A set of generalized force vector is defined as the combination of modal forces in order to reproduce the inertial load pattern applied to the structure when the maximum drift occurs under the earthquake ground motion. The proposed procedure is easy to implement and reduces the computational cost when compared to nonlinear dynamic analysis and adaptive nonlinear static procedures. Furthermore, it overcomes the disadvantages in the use of the modal combination rules commonly used. The paper presents a parametric analysis of the response of steel moment resisting frames under various earthquake ground motions with increasing peak ground accelerations. The advantages of the proposed procedure compared to other nonlinear static procedures in literature are highlighted.

É stata proposta una procedura di pushover multimodale per la valutazione della risposta sismica di telai in acciaio sismoresistenti. La distribuzione delle spinte laterali che agisce sulla struttura nell’istante in cui si raggiunge il massimo spostamento d’interpiano sotto azioni di tipo sismico è stata schematizzata attraverso una serie di vettori delle forze generalizzate ottenuti combinando i diversi contributi modali. La procedura proposta è di facile implementazione e riduce gli oneri computazionali se confrontata con le procedure di pushover adattive e con l’analisi dinamica non lineare. Inoltre, tiene conto dell’interazione dei modi di vibrare in campo plastico e, pertanto, non risente dei limiti connessi alle regole di combinazione delle risposte modali inelastiche valutate separatamente. L’efficacia e l’accuratezza della procedura proposta è stata verificata attraverso uno studio comparativo che coinvolge telai in acciaio sismoresistenti soggetti a diversi input sismici. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli desunti dall’analisi dinamica non lineare al passo e con quelli forniti da altre procedure statiche non lineari disponibili in letteratura. La procedura multimodale proposta ha evidenziato una maggiore accuratezza, specie al crescere del livello d’intensità dell’azione sismica. I risultati ottenuti hanno inoltre evidenziato un più elevato grado di correlazione con la risposta dinamica sia in termini di spostamenti d’interpiano, sia in termini di rotazioni plastiche.