The vulnerability of Europe's aging building stock to seismic events represents a critical infrastructure challenge, particularly for structures before the implementation of modern seismic regulations. This research investigates the seismic assessment and retrofit of a historic building constructed in the early 20^th century in Germany.

This four-story framed structural system, designed exclusively for gravity loads without seismic provisions, exhibits high vulnerability characterized by limited ductility and inadequate lateral resistance. Although conventional steel braces (CBBs) are widely employed as steel bracing systems, braces with intentional eccentricity (BIEs) were identified as an effective retrofitting scheme to achieve compliance with current Eurocode safety standards while addressing architectural constraints.

The seismic assessment and retrofit employed a comprehensive multi-level analytical framework based on EN 1998-3 provisions, incorporating both linear and non-linear analyses to evaluate the efficiency of the selected retrofitting schemes and their capability for a more uniform energy dissipation under low-intensity seismic motions compared to CBBs. A set of nine spectrum-compatible artificial accelerograms was generated and utilized to perform non-linear time history analyses across all performance levels.

The research demonstrates that the dominant failure mechanism of the original building is brittle, with most failures according to Nonlinear Time History Analysis (NTHA) concentrated at the fourth floor, indicating a shear-dominated soft-story mechanism. This contrasts with Response Spectrum Analysis (RSA) results, where the first floor is identified as the critical level. While conventional steel braces (CBBs) significantly reduce member failures, their high stiffness compared to the existing building leads to increased support reactions, consequently requiring foundation strengthening. Conversely, braces with intentional eccentricity (BIEs) present improved seismic performance, achieving the desired combination of strength and ductility. Increasing eccentricity is accompanied by a corresponding reduction in foundation loads of up to 15.6% in the case of BIE InP100, presenting more uniform seismic energy dissipation with an average support load reduction of 9.84% compared to CBBs, thereby minimizing the extent of foundation-level interventions.

Η σεισμική ευπάθεια του γερασμένου κτιριακού αποθέματος στην Ευρώπη αποτελεί κρίσιμη πρόκληση για τις υποδομές, ιδίως για τα κτίρια που κατασκευάστηκαν πριν από την εφαρμογή των σύγχρονων αντισεισμικών κανονισμών. Η παρούσα έρευνα εστιάζει στη σεισμική αξιολόγηση και ενίσχυση ενός ιστορικού κτιρίου που κατασκευάστηκε στις αρχές του 20ού αιώνα στη Γερμανία.

Το τετραώροφο κτίριο, σχεδιασμένο μόνο για φορτία βαρύτητας και χωρίς κανένα αντισεισμικό σχεδιασμό, παρουσιάζει χαμηλή αντίσταση σε σεισμικά φορτία και περιορισμένη πλαστιμότητα. Ενώ οι συμβατικοί σύνδεσμοι δυσκαμψίας (CBBs) χρησιμοποιούνται ευρέως ως λύση σεισμικής ενίσχυσης, οι μεταλλικοί σύνδεσμοι με σκόπιμη εκκεντρότητα (BIEs) θεωρήθηκαν ως μία αποτελεσματική λύση, προκειμένου το κτίριο να πληροί τις απαιτήσεις των ισχυόντων προτύπων ασφαλείας και να ξεπεραστούν όλοι οι περιορισμοί που θέτει η αρχιτεκτονική μελέτη.

Σύμφωνα με το αναλυτικό πλαίσιο που ορίζεται στον EN 1998-3, διενεργήθηκαν γραμμικές και ανελαστικές αναλύσεις για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των επιλεγμένων μέτρων σεισμικής ενίσχυσης και την ικανότητά τους να διαχέουν τη σεισμική ενέργεια πιο ομοιόμορφα σε σύγκριση με τα CBB.

Αποδεικνύεται ότι ο κυρίαρχος μηχανισμός αστοχίας είναι ψαθυρός, με το μεγαλύτερο ποσοστό υπερβάσεων σύμφωνα με την ανάλυση χρονοϊστορίας (NTHA), να εντοπίζεται κυρίως στον τέταρτο όροφο (μηχανισμός μαλακού ορόφου), σε αντίθεση με την δυναμική ελαστική ανάλυση (RSA), όπου ο πρώτος όροφος αναγνωρίζεται ως ο κρίσιμος. Ενώ οι συμβατικοί μεταλλικοί σύνδεσμοι (CBBs) μειώνουν σημαντικά τις αστοχίες των μελών, η υψηλή δυσκαμψία σε σύγκριση με το υπάρχον κτίριο οδηγεί σε αυξημένες αντιδράσεις στηρίξεων και σε ενίσχυση της θεμελίωσης. Αντίθετα, οι μεταλλικοί σύνδεσμοι με σκόπιμη εκκεντρότητα (BIEs) παρουσιάζουν βελτιωμένη σεισμική απόδοση, επιτυγχάνοντας τον επιθυμητό συνδυασμό αντοχής και πλαστιμότητας. Η αύξηση της εκκεντρότητας συνοδεύεται από μια αντίστοιχη μείωση των φορτίων θεμελίωσης έως και 15,6% στην περίπτωση του BIE InP100, παρουσιάζοντας πιο ομοιόμορφη διάχυση σεισμικής ενέργειας και ελαχιστοποιώντας έτσι την έκταση των επεμβάσεων σε επίπεδο θεμελίωσης.