Assessment of dynamic increase factors for progressive collapse analysis of steel frames subjected to column failure

The nonlinear static force method and its dynamic increase factor (DIF) were investigated analysing steel frames subjected to column failure. The assessment was performed in terms of the ability of the nonlinear static method to predict the peak structural response observed in the dynamic analyses. The values of dynamic increase factor thus obtained were expressed as a function of the vertical displacement in the location of column removal. Variability in these results is then assessed showing that they vary more significantly depending on variables such as the number of spans, the location of column removal, the number of building stories and the level of seismic design load. The values obtained were finally compared with the formulation of the dynamic increase factor proposed by GSA and based on the ductility factor. It was observed that using standard DIF formulae might lead to inaccurate results. In fact, these empirical formulae are based on the hypothesis of a constant value or a monotonic decreasing with ductility. On the contrary, in the cases where the hardening behavior of the catenary action is fully developed, the analytical curve of DIF first decreases and then increases with ductility.

É stato valutato il fattore di amplificazione dinamica (DIF) da adottare nell’analisi statica non lineare di telai sismoresistenti in acciaio soggetti al collasso progressivo indotto della perdita di una colonna. A tale scopo, è stata evidenziata l’influenza dei diversi parametri coinvolti nell’analisi a collasso progressivo. In particolare, è stato valutato l’effetto del numero di piani, del numero di campate, della posizione della colonna rimossa e del livello di progetto sotto azioni di tipo sismico. Il fattore di amplificazione dinamico è stato calibrato mediante il confronto tra i valori di picco dell’analisi dinamica non lineare ed i risultati dell’analisi statica non lineare. I valori ottenuti, espressi in funzione dello spostamento verticale nella posizione della colonna rimossa, sono stati infine confrontati con la formulazione proposta dalle Linee Guida GSA basata sulla duttilità disponibile. I risultati ottenuti hanno evidenziato che l’impiego delle formulazioni convenzionali per il fattore di amplificazione dinamica possono determinare soluzioni non accurate. Infatti, le formule empiriche sono basate sull’ipotesi che il DIF sia costante o dipenda dalla duttilità con legge monotona decrescente. Al contrario, la curva analitica del DIF prima decresce con la duttilità all’inizio del tratto plastico, e poi cresce con la duttilità quando si attiva il comportamento incrudente prodotto dall’effetto catenaria.