Institutsleiter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7800
E-Mail: m.sieder(at)tu-braunschweig.de
Nach dem Studium des Konstruktiven Ingenieurbaus an der Bauhaus Universität Weimar war Mike Sieder am Lehrstuhl für Baukonstruktion, Ingenieurholzbau und Bauphysik der Ruhr-Universität Bochum tätig und beschäftigte sich insbesondere im Rahmen dortiger Forschungs- und Entwicklungsvorhaben mit Fassadenkonstruktionen zur energetischen Sanierung von Bestandsbauten. Im Rahmen dieser Tätigkeit wurde 2003 die Promotion erlangt. Anschließend war er als Projektingenieur in einem überregional tätigen Ingenieurbüro für Tragwerksplanung mit der Planung öffentlicher Bauten sowie architektonisch exzeptioneller Baukonstruktionen betraut. Von 2004 bis 2006 war er Prokurist und Geschäftsbereichsleiter Bauphysik bei der Gesellschaft für Materialforschung und Prüfungsanstalt für das Bauwesen (MFPA) Leipzig GmbH und dort speziell im Fachgebiet Bauphysik und Konstruktiver Ingenieurbau im Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungswesen sowie in der Material- und Konstruktionsforschung tätig. Die seit Beginn des Studiums durch freiberufliche Tätigkeiten in verschiedenen Planungs- und Ingenieurbüros forcierte werkstoff- und konstruktionsübergreifende Tragswerksplanung wurde durch die Tätigkeit als Technischer Leiter eines Unternehmens im Bereich der Membrankonstruktionen und leichten Flächentragwerke erweitert. Von 2009 bis 2012 nahm er die Vertretungs-Professur des Lehrstuhls für Holzbau und Baukonstruktion der Technischen Universität München wahr. Im Jahr 2013 wurde Mike Sieder zum Honorarprofessor der Technischen Universität München für das Fachgebiet Membranbau und Holzbrückenbau ernannt. Mike Sieder erhielt am 01. August 2014 den Ruf an die Technische Universität Braunschweig und ist seit dem Leiter des Instituts für Baukonstruktion und Holzbau.
Berufsverbände/-qualifikationen
Ingenieurkammer Niedersachsen
Bayerische Ingenieurekammer-Bau
Ingenieurkammer Sachsen
Normungsgremien
Mitgliedschaften
2024
2022
2021
2020
2019
Perria, E.; Sieder, M. (2019): Process of Structural Assessment of Heritage Timber Structures. Proceedings of the 5th International Conference on Structural Health Assessment of Timber Structures (SHATiS), Guimarães, Portugal, 2019, S. 922–934
2018
Kessel, M. H.; Colling, F.; Sieder, M.; Janßen, P. (2018): Bemessung von aussteifenden Deckentafeln. Sonderheft „holzbau statik aktuell 03: 2018-11“, Informationsdienst Holz, Holzbau Deutschland-Institut e.V., Berlin
Sieder, M.; Niebuhr, P. (2018): Fatigue behaviour of CLT under in-plane shear loading. Properties, Testing and Design of Cross Laminated Timber. A state-of-the-art report by COST Action FP1402 / WG 2 (pp. 107-120), Aachen: Shaker, 2018
2017
Kessel, M. H.; Sieder, M.; Colling, F.; Janßen, P. (2017): Novellierung des Abschnitts 9.2.4 der DIN EN 1995-1-1 „Wandscheiben“, Nachweisverfahren für scheibenartig beanspruchte Wände in Holztafelbauart. Abschlussbericht PraxisRegelnBau Nr. PRB-4.1 (2017), Initiative Praxisgerechte Regelwerke im Bauwesen e.V., Berlin (2017)
Kessel, M. H.; Sieder, M.; Colling, F.; Janßen, P. (2017): Erarbeitung eines Rechenverfahrens zur Berücksichtigung von freien Stößen bei der Bemessung von Deckenscheiben in Holztafelbauart (erweiterte Schubfeldtheorie). Abschlussbericht PraxisRegelnBau Nr. PRB-4.5 (2016), Initiative Praxisgerechte Regelwerke im Bauwesen e.V., Berlin (2017)
Kessel, M. H.; Sieder, M.; Colling, F.; Janßen, P. (2017): Analyse, Vergleichsrechnungen und Validierung der europäischen Verfahren/ Nachweiskonzepte für die Bemessung von Holztafelbauarten, Überarbeitung und Verbesserung des EC 5. Abschlussbericht PraxisRegelnBau Nr. PRB-4.14 (2016), Initiative Praxisgerechte Regelwerke im Bauwesen e.V., Berlin (2017)
vor 2017
Gerloff, M.; Sieder, M. (2016): An analytic solution for the braced imperfect member of glued laminated timber. Scientific Paper for 14th World Conference on Timber Engineering 2016
Ehm. Institutsleiter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7806
E-Mail: m-h.kessel(at)tu-braunschweig.de
Martin H. Kessel, 1946 geboren, studierte von 1967 bis 1973 Bauingenieurwesen an der Leibniz Universität Universität Hannover. Dort promovierte er 1980 über das geometrisch nichtlineare Tragverhalten räumlicher Stabwerke.
Als Oberingenieur arbeitete er dann bis zum Jahr 1990 am Institut für Holzkonstruktionen der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne. In dieser Zeit gründete er das eigene Ingenieurbüro kgs und die Gesellschaft cadwork informatik GmbH für CAD/CAM-Softwareentwicklung.
1986 erhielt Prof. Kessel den Ruf an die Fachhochschule Hildesheim, wo er das Labor für Holztechnik LHT gründete, an dem er eine Vielzahl von experimentellen Untersuchungen zum Material- und Bauteilverhalten durchführte. Das LHT ist heute bauaufsichtlich anerkannte Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle.
Von 1997 bis 2014 war Prof. Kessel Leiter des Institutes für Baukonstruktion und Holzbau an der TU Braunschweig und wurde 2014 vom jetzigen Leiter prof. Dr.-Ing. Mike Sieder abgelöst. Am iBHolz forschte Prof. Kessel maßgeblich zum Tragverhalten von Holztafeln. Das iBHolz freut sich darüber, dass Prof. Kessel immernoch ein Teil des Teams ist und den Forschungsnachwuchs im Bereich der Holztafel-Forschung weiterhin tatkräftig und begeistert unterstützt.
Prof. Kessel ist. u. a. Prüfingenieur für Baustatik und Mitglied im Sachverständigenausschuss Holzbau des DIBT.
Sekretärin
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7801
Projektassistenz
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7809
E-Mail: s.wyrwich(at)tu-braunschweig.de
Technische Angestellte Bauzeichnerin
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7807
E-Mail: k.schaliga(at)tu-braunschweig.de
Auszubildender zum Bauzeichner
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7808
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7803
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7824
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Tel. : +49 (0) 531 - 391 7802
E-Mail: c.kaluza(at)tu-braunschweig.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7820
E-Mail: m.tronnier(at)tu-braunschweig.de
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
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Wissenschaftliche Mitarbeiterin
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seit 2020: Mitarbeit in Normungsgremien
NA 005-51-01 AA "Grundlagen für Entwurf, Berechnung und Bemessung von Tragwerken (Spiegelausschuss zu CEN/TC 250/WG 2, WG 6 und CEN/TC 250/SC 10)"
NA 005-04-01 AA "Holzbau (Spiegelausschuss zu CEN/TC 124, CEN/TC 250/SC 5, ISO/TC 165)"
NA 005-04-01-10 AK "Eurocode 5 - Grundlagen der Bemessung und Baustoffeigenschaften"
M. Loebjinski, W. Rug und H. Pasternak (2022): Evaluation of the Load-Bearing Capacity of Timber Members in Existing Structures Based on Information from a Qualified Investigation In Situ Within a Stepwise Procedure, In: Lecture notes in civil engineering, Protection of Historical Constructions, I. Vayas und F. M. Mazzolani, Hg., Cham: Springer International Publishing, S. 638–650, doi: 10.1007/978-3-030-90788-4_50.
M. Loebjinski (2021): Bewertung der Tragfähigkeit von Holzkonstruktionen beim Bauen im Bestand: Ein Beitrag zur substanzschonenden Erhaltung von bestehenden Gebäuden. Dissertation, Schriftenreihe Stahlbau, Band 19. Brandenburgische Technische Universität, Cottbus. [Online]. Verfügbar unter: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-55934
M. Loebjinski, W. Rug, and H. Pasternak (2021): Reliability analysis of timber elements under different load types and identification of critical scenarios for the evaluation of existing structures, In: Lecture notes in civil engineering, volume 153, 18th International Probabilistic Workshop: IPW 2020, J. C. Matos et al., Eds., Cham, Switzerland: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73616-3
Z. Li, M. Loebjinski und H. Pasternak (2020): Statistischer Maßstabseffekt und seine Bedeutung für die Zuverlässigkeit im Stahlbau, Teil 2‐ Zuverlässigkeitsanalyse, In: Bautechnik, Band 97, Heft 11. doi: 10.1002/bate.202000031
M. Loebjinski (2018): Variantenuntersuchung zur Bewertung der Zuverlässigkeit von typischen Deckenkonstruktionen beim Holzbau im Bestand in Holzbau Forschung + Praxis: Doktorandenkolloquium, U. Kuhlmann, S. Mönch, J. Postupka, und J. Töpler, Hrsg, Stuttgart, 2018, S. 191–198.
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7821
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Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7803
E-Mail: n.ruether(at)tu-braunschweig.de
Rüther, N.; Li, X.; Sieder, M.: Wärmedämmverbundsysteme mit Holzfaserdämmplatten. Bauphysik 46 (2024), DOI: 10.1002/bapi.202400019
Ma, W.; Kolb, T.; Rüther, N.; Meinlschmidt, P.; Chen, H.; Pan, L.: "Physical, Mechanical, thermal and fire behaviour of recycled aggregate concrete block wall system with rice husk insulation." Energy and Buildings, Volume 320, 2024, 114560, ISSN 0378-7788
Schueftan, A.; Buchner, C.; Rüther, N.; García, S.: Linking energy efficiency and waste recovery to improve housing insulation and tackle energy poverty in south-central Chile. Construction and Building Materials, August 2024
Rüther, N.; Sieder, M.: Hygrothermische Kennwerte von Holzwerkstoffen. Bauphysik 46 (2024), DOI: 10.1002/bapi.202400018
Rüther, N.: Naturfaserdämmstoffe. in: Bauphysik-Kalender 2022, Schwerpunkt: Holzbau; April 2022, XXVIII, ISBN: 978-3-433-03360-9
Dederich, L.; Rüther, N.; Sudhoff, P.; Kampmeier, B.; Suttner, E.; Werther, N.; Winter, S.: Leitdetails für Bauteilanschlüsse in den Gebäudeklassen 4 und 5. holzbau handbuch Reihe 3, Teil 5, Folge 2; 2021; ISSN 0466-2114
Sudhoff, P.; Rüther, N.; Kampmeier, B.; Dederich, L.: Weiterführende Beurteilung von Bauteil- und Elementfugen hinsichtlich des Rauchdurchtritts durch Bauteile. 7th Symposium Structural Fire Engineering, TU Braunschweig 2021
Sudhoff, P.; Rüther, N.; Kampmeier, B.; Dederich, L.: Weiterführende Beurteilung von Bauteil- und Elementfugen hinsichtlich des Rauchdurchtrittes im Rahmen des HolzbauRLBW-Projektes. Symposium Heißbemessung, TU Braunschweig, 09/2020
Rüther, N.: Gleich und Gleich gesellt sich gern; Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen – Teil 1: Wärme- und Feuchteschutz. Der Zimmermann 4/21, S. 8 - 11
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Ameri, S; Rüther, N.: Hygrothermal risk analysis of recently constructed timber buildings exposed to outdoor climate changes by the end of the century in Germany. Central Europe towards Sustainable Building 2019, Prag
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Steeger, F., Rüther, N.: Feuer und Flamme für das Bauen mit Holz – Brandschutztechnische Ertüchtigung von Holzbauteilen in Bestandsgebäuden. Bauen im Bestand 5.2018, S.:40-45
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Leimcke, J.; Rüther, N.; Guindos, P.; Brunnermeier, M.; Kasal, B.: Moment Connection with Frictional Damping für Timber Post and Beam Construction in Earthquake-Prone Areas. 22. Internationales Holzbauforum 2016; Tagungsband, S.181 - 189
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Neumann, M.; Kolb, T.; Rüther, N.; Guindos, P.; Hecker, L.; Hackl, L.: Examination of the smoldering combustion behavior of wood fiber insulation materials. WCTE 2016 Conference, Tagungsband
Kasal, B.; Polocoser, T.; Guindos, P.; Urushadze, S.; Pospisil, S.; Heiduschke, A.; Rüther, N., Zembaty, Z.: High-Performance Composite-Reinforced Earthquake Resistant Buildings with Self-Aligning Capabilities. in: Experimental Research in Earthquake Engineering, Springer Verlag, S. 359-372
Guindos, P.; Rüther, N.: Method for the calculation of the physical and mechanical properties of softwood. WCTE 2016 Conference, Tagungsband
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Hosser, D.; Kampmeier, B.; Kruse, D.; Rüther, N.: Optimization of the design and manufacturing process of highly fire-retardant wood panel elements from the safety, technical and commercial point of view (Optimization K60). In: Kurzberichte aus der Bauforschung 54(2013), H. 4, S. 20-23.
Rüther, N.: Algen auf Fassaden. In: Der Bausachverständige. (2012), 3, S. 14ff.
Rüther, N.: Simulationsmodelle zur numerischen Berechnung des Widerstandes bei Wasserdampfdiffusion in Holzwerkstoffen. Abschlussbericht zum AiF-Vorhaben 16043 N; Braunschweig, 2012
Rüther, N.: Wasserdampfdiffusionswiderstand von Holzwerkstoffen. Holz-Zentralblatt, 20.5.2011
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Rüther, N. (Red.) et al: Ökologische Gebäudekonzepte für Japan - Ein Leitfaden. Braunschweig, 2010. - ISBN 978-3-00-031751-4
Rüther, N.: Dämmstoffe und Unterdeckplatten aus Holzfasern. In: Bauen mit Holz (2009) 7-8, S. 47ff.
Pötzsch, N.; Rüther, N.: Ermittlung des Wasserdampfdiffusionswiderstandes von Baustoffen in Abhängigkeit von der Baustofftemperatur. Bauphysik 31 (2009), Heft 2, S. 106ff.
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Herlyn, J.W.; Rüther, N.: Numerische Simulation nutzen. In: Bauen mit Holz. (2009), 1, S. 47ff.
Rüther, N.; Zirkelbach, D.; Schwerdt, P.; Luge, S.: Ökologische Gebäudekonzepte für den ostasiatischen Markt - exemplarische Entwicklung für repräsentative japanische Klimazonen. AIF-Vorhaben-Nr. 15041 BG / 1 ; Abschlussbericht; Braunschweig, 2009
Rüther, N.: Untersuchungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit von Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) mit Holzfaserdämmplatten. In.: Bauphysik 31. (2009), Heft 4, S. 199ff.
Frank, O. ; Rüther, N.: Mit Köpfchen gegen Tröpfchen : neues Prüfverfahren gegen Algen auf Putzfassaden. In: Bautenschutz + Bausanierung. (2009), 3, S. 29 - 33.
Frank, O. ; Rüther, N.: Zeitgeraffte Alterung von Putzen und Untersuchung der Befallswahrscheinlichkeit von Putzen durch Algen mittels versuchstechnischer Umweltsimulation. In: Ziegahn, Karl-Friedrich (Hrsg.); Gesellschaft für Umweltsimulation (GUS): Umwelteinflüsse erfassen, simulieren, bewerten : 38. Jahrestagung der GUS 2009 ; 18. bis 20. März 2009; S. 295 - 306.
Rüther, N.: Mineralische Plattenwerkstoffe und Holz verkleben. Holz-Zentralblatt, 13.6.2008
Lange, U.; Rüther, N.: Natürlich - Holzfaserdämmplatten als Unterdeckungen im Dach. Bauhandwerk 3/2008
Gunschera, J. ; Rüther, N. ; Schliesing, S. ; Schwarz, T. ; Siwinski, N.: Entwicklung eines Sanierungsverfahrens für geruchsbelastete ältere Holzhäuser durch bauphysikalische und chemisch-physikalische Maßnahmen. Internationaler Verein für Technische Holzfragen, Braunschweig, 2008.
Rüther, N.: Dauerstandsverhalten von tragenden Klebeverbindungen zwischen mineralisch gebundenen Plattenwerkstoffen und Vollholz. AiF-Vorhaben-Nr. 14286 N ; Schlussbericht, Braunschweig, 2008
Rüther, N., Plinke, B.; Meinlschmidt, P.; Herlyn, J. W.: Klebeverbindungen von Vollholz mit mineralisch gebundenen Plattenwerkstoffen. iVTH Kurzbericht 08/07
Rüther, N., Zirkelbach, D.; Doetsch, C.; Luge, S.: Ökologische Gebäudekonzepte für den ostasiatischen Markt. iVTH Kurzbericht 09/07
Frank, O.; Rüther, N.; Schliesing, St.: Prüfverfahren zur Ermittlung der Befallswahrscheinlichkeit von Putzen mit Algen. iVTH-Kurzbericht 20/07
Plinke, B. ; Meinlschmidt, P. ; Rüther, N.: Eine viel beachtete Verbindung. In: Mikado (2007), 9, S. 52ff.
Rüther, N.: Dauerstandsverhalten von tragenden Klebeverbindungen zwischen mineralisch gebundenen Plattenwerkstoffen und Vollholz. Projektübersicht im iVTH Jahresbericht 2007
Rüther, N.: Rechnerischer Nachweis der Randverformungen bei Wärmedämmverbundsystemen (WDVS) mit Holzfaserdämmplatten und großer Dämmdicke bis ca. 200 mm. In: Bauphysik 29. (2007), Heft 5, S. 323ff.
Rüther, N.: Feuchtbiotop an der Hauswand – nein Danke! Braunschweiger Holzforscher sehen Algenbefall an Hausputzen voraus. Presseinformation vom 26.10.2007
Herlyn, J. W.; Rüther, N.: Gefährdung von Holzkonstruktionen bei Verzicht auf wasserableitende Schichten in Außenwänden ohne vorbeugenden chemischen Holzschutz nach DIN 68800-2. Abschlussbericht, 2006, 67 S., Fraunhofer IRB Verlag, ISBN 978-3-8167-7175-3
Rüther, N.; Herlyn, J.W.: Rationalized manufacture of structural wood components. Finnish Association of Civil Engineers (RIL) u.a. Proceedings of the 8th World Conference on Timber Engineering. Volume III: presentation held on Wednesday and all posters; Lahti, Finnland, June 14-17, 2004. Lahti 2004, p. 195-198
Herlyn, J.; Rüther, N.: Verbundquerstoffe aus Holzwerkstoffen für lastabtragende Wandelemente. In: bauen mit holz 3/2004, S. 27-30, WKI Mitteilung 826/2004
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7804
E-Mail: k.voegele(at)tu-braunschweig.de
Lehrbeauftragter
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7805
E-Mail: p.janssen(at)tu-braunschweig.de
Lehrbeauftragter / Kooperationspartner WKI Akademie
Fraunhofer-Institut für Holzforschung – WKI
Tel. : +49 (0) 531 - 391 7801
2016 - 2019: wissenschaftlicher Mitarbeiter, TU Braunschweig, Institut für Baukonstruktion und Holzbau
seit 2019: Lehrbeauftragter / Kooperationspartner WKI Akademie, Kurs „Kleben im Holzbau“
1949 Reifeprüfung an der Oberschule in Berlin-Friedrichshagen
1949 - 1951: Maurerlehre; im selben Zeitraum Teilnahme am viersemestrigen Aufbaulehrgang der Ingenieur-Schule Berlin; Abschlußprüfung
1951 - 1957: Studium an der TU Berlin, Fakultät Bauingenieurwesen, Fachrichtung Konstruktiver Ingenieurbau; Diplom-Prüfung
1957 - 1961: Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgemeinschaft Landwirtschaftliches Bauwesen e.V., Frankfurt/Main
1961 - 1966: Leiter des Technischen Referats im Verband der Deutschen Sperrholz- und Spanplatten-Industrie e.V., Frankfurt/M.
1966 - 1967 Technischer Angestellter bei der Deutschen Novopan GmbH und Co., Göttingen, Abt. Beratungsdienst
1968 - 1982: Leiter des Zentralbereiches "Bautechnik" der OKAL-Gruppe im OKAL-Werk Niedersachsen, Lauenstein
1982 - 1996: Leiter des Instituts für Baukonstruktion und Holzbau
Dissertation:
Zum physikalisch nichtlinearen Tragverhalten von scheibenartig beanspruchten Deckentafeln
Jahr: 2020
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Francois Colling, Hoschule für angewandte Wissenschaften Augsburg
Zusammenfassung:
Gegenwärtig erfolgt die Berechnung von ebenen Holztafeln, die scheibenartig beansprucht werden, mit Hilfe der Schubfeldträgermethode. In realen Tragwerken in Holztafelbauart werden die Anwendungsgrenzen dieser Methode fast immer überschritten, da sich z.B. auch Tragwerksteile an der Lastabtragung beteiligen, die im Rahmen der Schubfeldträgermethode nicht abgebildet werden können. Darüber hinaus haben Untersuchungen zur Einschätzung der Duktilität von Holztafeln gezeigt, dass mit Bezug auf Steifigkeit und Tragfähigkeit die leistungsfähigste Bauart einer Holztafel die Eigenschaft besitzt, dass die Verbünde von Rippen und Platten nur durch s tief 90 beansprucht werden. Demgegenüber nimmt die Leistungsfähigkeit ab, wenn die Bauart es wegen freier Plattenränder oder Öffnungen erfordert, dass ihre Verbünde auch durch s tief 90 beansprucht werden. Um diese kombinierte Beanspruchung zu berücksichtigen sind Rechenmodelle und – verfahren entwickelt worden, die die Bestimmung von Verbundgrößen P tief 0, P tief 90 und M im elastischen, plastischen und vollplastischen Zustand und für gegebene lokale Verformungen eines Verbundes von Rippe und Platte ermöglichen. Zur Beschreibung der Beanspruchungen einer Rippe durch den Verbund mit einem Plattenrand werden die über die Verbundlänge lv veränderlichen Beanspruchungen s tief 0 parallel zur Rippenachse und s tief 90 senkrecht zur Rippenachse in äquivalente Verbundgrößen P tief 0, P tief 90 und M umgerechnet. Die berechneten lokalen Verformungen der Verbünde und der globalen Verformungen von Kleintafeln wurden experimentell in sechs Beanspruchungssituationen an insgesamt 50 Kleintafeln bei Variation der Rippenabmessungen, des Plattenmaterials und des Abstandes der Verbindungsmittel überprüft und konnten bestätigt werden. Außerdem konnte die Übertragbarkeit der lokalen Verbundgrößen auf Deckentafeln gezeigt werden. Dadurch konnten für definierte Tafeltypen Bestimmungsgleichungen im Traglastzustand entwickelt werden. Mit Hilfe des Stab-Verbund-Modells aus der Dissertation von Hall (2012) wurden diese überprüft und deren Konservativität aufgrund der Umlagerungsmöglichkeiten in den Tafeln quantifiziert. Zudem konnte bestätigt werden, dass der im Rahmen des semi-probabilistischen Sicherheitskonzeptes definierte Bemessungszustand dem elastischen Grenzzustand der Tafel entspricht, wenn die 1,5-fache Verschiebung im elastischen Grenzzustand der Tafel als Grenzzustand übermäßiger Verschiebung festgelegt wird.
Dissertation:
Zur Aussteifung parallelgurtiger Biegeträger aus Brettschichtholz
Jahr: 2020
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. M. H. Kessel, TU Braunschweig
Prof. Dr.-Ing. H. Kreuzinger, TU München
Zusammenfassung:
Die vorliegende Arbeit enthält analytische Lösungen für einen imperfekten, ausgesteiften Biegestab. Darin werden als Imperfektion sowohl Vorkrümmung und Vorverdrillung als auch eine davon unabhängige Exzentrizität einer konstanten, vertikalen Linienlast berücksichtigt. Lösungen liegen für den ungestützten, den starr gestützten, den elastisch gebetteten, den durch einen Biegestab gestützten sowie den durch eine Scheibe und einen Biegestab gestützten imperfekten Biegestab und hiervon abgeleitete Varianten vor.
Als Voraussetzung für die analytischen Lösungen werden die allgemeinen Zusammenhänge zwischen den Schnittgrößen am perfekten Biegestab und den Schnittgrößen am imperfekten Biegestab dargestellt und deren Wirkung auf die Verformung betrachtet.
Bei der Berechnung der Aussteifungskräfte wird nicht vom Gleichgewicht am imperfekten und verformten, sondern nur vom Gleichgewicht am imperfekten statischen Modell ausgegangen. Die zusätzlichen elastischen Verformungen werden näherungsweise als affin zu den gewählten Imperfektionen betrachtet und mit diesen im Rahmen der Methode der schrittweisen Näherung superponiert. Anhand von FE-Analysen werden die gefundenen Lösungen überprüft und hinsichtlich der Verwendbarkeit bewertet.
Basierend auf der Lösung des durch einen Biegestab gestützten imperfekten Biegestabs werden verschiedene Einflussgrößen variiert und ausgewertet. Dabei zeigt sich unter anderem, nur die Vorverdrillung und die von der geometrischen Imperfektion unabhängige Exzentrizität der Linienlast haben einen signifikanten Einfluss auf die Lastgröße und Lastverteilung des imperfekten Biegestabs. Die Vorkrümmung hingegen besitzt nur einen untergeordneten Einfluss.
Abschließend werden initial das Verhalten von Gruppen aus mehreren imperfekten, belasteten, gekoppelten Biegestäben sowie die Wechselwirkung der einzelnen Biegestäbe untereinander anhand eines abgeleiteten Modells betrachtet.
Dissertation:
Jahr: 2017
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Kasal, WKI und TU Braunschweig
Zusammenfassung:
Historische Holzrahmen- und Fachwerkkonstruktionen bilden einen großen Teil des kulturellen Erbes. Die Erhaltung solcher Strukturen erfordert ein gutes Verständnis sowohl der ursprünglichen Konstruktionsmethoden als auch der tragenden Prinzipien der Strukturen. Zimmermannmäßige Verbindungen sind entscheidend für das Verhalten der Strukturen, und ein gutes Verständnis dieser ist von grundlegender Bedeutung, um eine korrekte strukturelle Analyse zu führen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den grundlegenden Tragprinzipien des Jupitergelenks (schräges Hakenblatt mit schrägem Stoß und Keil) und des geraden Blattes mit schrägem Stoß. Diese beiden zimmermannsmäßigen Verbindungen wurden in traditionellen Fachwerk- und hölzernen Rahmenstrukturen eingesetzt. Die bis dato nicht systematisch untersuchten Tragmechanismen wurden in der Tiefe mit experimenteller und numerischer Analyse des geraden Blattes mit schrägem Stoß eruiert. Es wurden dabei grundlegende analytische linear-elastische Modelle entwickelt. Die experimentellen Untersuchungen wurden unter verschiedenen statischen Laststellungen durchgeführt, um die Tragfähigkeit, die Versagensmechanismen, die Rotationssteifigkeit, die Reibungsmechanismen und den Einfluss der Geometrie auf das Lastführungsverhalten zu beschreiben. Es erfolgte eine allgemeine Beschreibung zum Verhalten des schrägen Hakenblattes mit schrägem Stoß und Keil (Jupitergelenk) in Bezug auf die beiden Hauptachsen des Bauteilquerschnitts. Hierbei wurden Parameterstudien zur Beziehung und Wechselwirkung zwischen Normalkraft (N) und Biegemoment (M) durchgeführt und im Ergebnis in N-M Interaktionsdiagrammen dargestellt. Die experimentellen Ergebnisse wurden mit den numerischen Ergebnissen der strukturellen Analyse der Kuppel der Kathedrale Santiago de Cuba verglichen, um die Zuverlässigkeit des analytischen Modells zu überprüfen. Die Fallstudie wurde gewählt, weil die innere Stabwerkkonstruktion des Gebäudes und der Kuppel im Laufe der Jahrhunderte widerstandsfähig gegen Erdbeben und Hurrikan blieb. Hier wurde das Jupitergelenk in der Struktur der Kuppel eingesetzt. Die Beschreibung solcher zimmermannmäßigen Verbindungen durch ein statisches Modell ist für die Tragwerksanalyse von alten Holzstrukturen mit dem Ziel ihrer Wiederherstellung und Verstärkung bedeutend.
Dissertation:
Methoden zur elastischen und plastischen Modellierung von scheibenartig beanspruchten Holztafeln
Jahr: 2012
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Kasal, WKI und TU Braunschweig
Zusammenfassung:
Mit der vorliegenden Arbeit werden neue Wege aufgezeigt, elastische und plastische Grenzzustände von scheibenartig beanspruchten Holztafelkonstruktionen zu bestimmen. Die vorgestellten Methoden sind auf Wand-, Decken- und Dachtafeln anwendbar.
Nach einer kurzen Einführung in die Problematik der statischen Modellbildung wird auf die gegenwärtig zur Bemessung von Holztafelkonstruktionen angewandte Schubfeldmethode und deren Anwendungsgrenzen eingegangen. Im realen Tragwerk beteiligen sich z. B. auch Tragwerksteile an der Lastabtragung, die bei Anwendung der Schubfeldmethode vernachlässigt werden. Ferner können Holztafeln, die nicht vorwiegend als Schubfelder tragen, mit der Schubfeldmethode nur unzureichend modelliert werden. Daraus entstand die Motivation zur Entwicklung der beiden neuen Methoden, die hier vorgestellt werden. Dies sind die Fließverbundmethode und das Stab-Verbund-Modell.
Die Fließverbundmethode mit starren Rippen und starren Platten eignet sich für Handrechnungen und führt zu allgemeinen analytischen Lösungen für die Spannungen und Verformungen von Holztafelkonstruktionen. Auf Basis des mit dem Weggrößenverfahren bestimmten elastischen Grenzzustandes kann der plastische Grenzzustand dieser Tragwerke unter Berücksichtigung des duktilen Verbundes mit Interaktionsbeziehungen abgeschätzt werden.
Mit dem Stab-Verbund-Modell für Holztafeln können sowohl das linear elastische als auch das physikalisch nichtlineare Tragverhalten bis zum Erreichen der Traglast modelliert werden. Dies gelingt u. a. durch neu entwickelte Elemente, die sowohl die steife Rippe als auch ihren Verbund zur Beplankung gemeinsam modellieren. Das Stab-Verbund-Modell eignet sich für numerische Berechnungen und ist auf nahezu beliebige Problemstellungen im Holztafelbau, wie z. B. Tafeln mit freien Plattenrändern oder nicht orthogonalen Rippen, anwendbar.
Dissertation:
Simulationsbasierte Auslegung flexibler Fertigungssysteme der Holz- und Möbelindustrie
Jahr: 2008
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Hesselbach, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Dr.-Ing. Hoffmeister, TU Braunschweig
Zusammenfassung:
Bei der Bewertung der in den Simulationsexperimenten gewonnenen Ergebnisse ist die Motivation der Untersuchungen zu beachten. Auf der einen Seite erlaubt die entwickelte Simulationsumgebung die Optimierung bereits bestehender Fertigungsanlagen. In diesem Fall bietet es sich an, die vorhandenen Maschinensysteme weiterhin zu nutzen und so den Investitionsaufwand gering zu halten. Verbesserungen sind unter anderem durch eine veränderte Auftragsabwicklung möglich, indem auf die Trennung nach Wand- und Dach-/Deckentafeln verzichtet wird. Des Weiteren können mit Hilfe eines durchgängigen Transportsystems Wartezeiten und Umladevorgänge minimiert werden, wie am Beispiel der teilautomatisierten Fertigungszelle gezeigt. Die Automatisierung der Riegelwerksstation durch den Einsatz eines Roboters dient der weiteren Reduzierung der Fertigungszeiten. Als zusätzlicher Vorteil wird der Prozess der Riegelwerksfertigung von den Zimmermeistertischen auf die voran gestellte Automatikstation verlagert, so dass die Tische ausschließlich für die Tafelbearbeitung mit Hilfe der Multifunktionsbrücke genutzt werden können.
Auf der anderen Seite bietet die Simulationsumgebung die Möglichkeit, die Projektierung neuer Produktionsanlagen zu unterstützen. Aufgrund der Anbindung an das CAD/CAM-System können bereits im Planungsstadium der Fabrik die später zu fertigenden Gebäude simuliert werden. Da keine bestehenden Maschinensysteme berücksichtigt werden müssen, wird die Auswahl des Fertigungssystems vor allem von den geplanten Produktionsraten und dem Investitionsumfang bestimmt. Für mittlere bis hohe Stückzahlen empfiehlt sich auf Basis der Simulationsergebnisse eine Durchlauffertigung mit U-förmigem Materialfluss. Die Höhe des Automatisierungsgrades ist dabei variierbar und kann mit Hilfe der Simulation bedarfsgerecht ausgelegt werden. Beispielsweise kann die Montage von Installationsmaterial zunächst manuell erfolgen, um dann bei steigenden Stückzahlen durch automatisierte Prozesse ergänzt zu werden.
Dissertation erschienen im Vulkan-Verlag, Essen; ISBN 978-3-8027-8301-2
Dissertation:
Zum Tragverhalten druck- und biegebeanspruchter Holzbauteile
Jahr: 2008
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Kuhlmann, Universität Stuttgart
Zusammenfassung:
Das Tragverhalten von Bauteilen, die infolge einer äußeren Einwirkung durch Druck, Biegung oder einer Kombination von Druck und Biegung beansprucht werden, zeichnet sich dadurch aus, dass infolge einer Steigerung der Einwirkung die Materialbeanspruchungen und Verformungen selbst bei linear elastischem Materialverhalten überproportional (nichtlinear) anwachsen können. Das Phänomen dieses geometrisch nichtlinearen Tragverhaltens wird im Holzbau bei Druckstäben als Knicken, bei Biegstäben als Kippen und bei Stäben mit kombinierter Beanspruchung als Biegedrillknicken bezeichnet. Für den Holzbau werden für das Knicken und Kippen in der Normung vereinfachte Bemessungsverfahren angegeben. Für das Biegedrillknicken ist ein solches Verfahren nicht vorhanden. Stattdessen werden die Verfahren für das Knicken und das Kippen linear superponiert. In der Veröffentlichung von Kessel, Schönhoff und Hörsting 2005/06 werden die Untersuchungen der Traglasten, die nach den verschiedenen Bemessungsverfahren für das Knicken ermittelt werden können, dargestellt und beschrieben. Ziel dieser Arbeit ist die Beschreibung der Überprüfung des vereinfachten Bemessungsverfahrens für das Kippen und vor allem dessen Superposition mit dem vereinfachten Bemessungsverfahren für das Knicken zur Bemessung von biegedrillknickgefährdeten Bauteilen. Die Beanspruchungen von ausgewählten Biegestäben mit geometrisch nichtlinearem Tragverhalten werden unter Verwendung eines linearen Materialmodells theoretisch angegeben, indem die Lösungen der Stabilitäts- und Spannungsprobleme dieser Stäbe dargestellt werden. Zur Gegenüberstellung wird für die Beanspruchbarkeit von Holzquerschnitten durch Längskraft und zweiachsige Biegung ein neues Modell dargestellt, das sowohl das physikalisch nichtlineare Materialverhalten im Druckbereich als auch den Volumeneffekt im Zugbereich berücksichtigt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wird ein neues Bemessungskonzept entwickelt, bei dem die geometrisch nichtlinear, materiell linear ermittelten Beanspruchungen den Beanspruchbarkeiten gegenüber gestellt werden, die vereinfachend das physikalisch nichtlineare Materialverhalten und den Volumeneffekt berücksichtigen. Unabhängig von diesen analytischen Untersuchungen werden die Grenzzustände von knick-, kipp- und biegdrillknickgefährdeten Stäben mit Hilfe von FEModellen überprüft, in die das physikalisch nichtlineare Materialverhalten im Druckbereich eingearbeitet wurde. Der Vergleich der Ergebnisse der verschiedenen Methoden zeigt, dass das neu entwickelte Bemessungskonzept einerseits zu Ergebnissen führt, die wirtschaftlich und sicher sind. Andererseits beruht es im Gegensatz zu den bekannten vereinfachten Bemessungsverfahren auf einheitlichen Grundlagen für das Knicken, Kippen und Biegdrillknicken, ist gut nachvollziehbar und es können Eingangsparameter, wie Größe und Art der Imperfektionen jederzeit den Erfordernissen angepasst werden. Darüber hinaus ist eine Bemessung nach dem vorgeschlagenen Konzept nicht aufwendiger oder komplizierter zu handhaben als die bekannten vereinfachten Bemessungsverfahren.
Dissertation:
Jahr: 2007
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Blass, Universität Karlsruhe(TH)
Zusammenfassung:
Um ein statisches Modell für die Beschreibung von Holztafeln mit planmäßig beulender Beplankung unter scheibenartiger Beanspruchung zu finden, werden numerische und experimentelle Untersuchungen an Tafeln durchgeführt. Dabei wird zwischen Tafeln unterschieden, bei denen der Rippenabstand im Vergleich zur Plattendicke t klein genug ist, so dass die Zusatzbeanspruchungen der Beplankung aus den Imperfektionen als klein gelten können, und solchen, für die diese Zusatzbeanspruchungen nicht vernachlässigt werden können. Mit dem Vergleich dieser Untersuchungen werden die signifikanten mechanischen Eigenschaften von Tafeln mit planmäßig beulender Beplankung herausgearbeitet. Zudem wird detailliert aufgezeigt, welchen Einfluss die Verbindung der Rippen untereinander auf die Orientierung der Verbindungsmittelkräfte am Beplankungsrand hat. Durch diese Untersuchungen kann gezeigt werden, dass die Bemessung von scheibenartig beanspruchten Holztafeln mit dünner, beulgefährdeter Beplankung nach der Schubfeldtheorie geführt werden darf. Die gelenkige Verbindung der Rippen untereinander ist nicht erforderlich, um im gebeulten Zustand statisches Gleichgewicht in der Tafel zu erzeugen. Im gebeulten Zustand der Beplankung entstehen an deren Rändern Druckgurte, so dass die Verbindungsmittel parallel zum Beplankungsrand beansprucht werden. Als ein Ergebnis der experimentellen Untersuchungen werden Konstruktionsregeln definiert, die eine ausreichend tragfähige und duktile Verbindung der Rippen mit der Beplankung über stiftförmige Verbindungsmittel sicherstellen, so dass die plastischen Tragreserven der Tafel aktiviert werden können. Ein Biegebruch der Beplankung kann auf Grund der hier definierten Verbindungsmittelabstände ausgeschlossen werden, weil die Beanspruchbarkeit der Tafel durch die Tragfähigkeit der Verbindungsmittel begrenzt wird. Diese Konstruktionsregeln sind einzuhalten, wenn Tafeln mit beulender Beplankung nach der Schubfeldmethode bemessen werden.
Dissertation:
Zum räumlichen Tragverhalten mehrgeschossiger Gebäude in Holztafelbauart
Jahr: 2006
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Peil, TU Braunschweig
Zusammenfassung:
Das Aussteifungssystem eines Gebäudes in Holztafelbauart besteht aus Dach-, Decken- und Wandtafeln, die über ihre umlaufenden Randrippen miteinander verbunden sind. Für eine einfache Bestimmung der Beanspruchungen des Aussteifungssystems wird zur Zeit das räumliche Tragsystem auf ebene Teil- oder Ersatzsysteme reduziert, ohne insbesondere für mehrgeschossige Gebäude eine Aussage darüber machen zu können, welchen Fehler diese Vereinfachungen beinhalten. Gegenstand dieser Arbeit ist die Beschreibung des räumlichen Tragverhaltens von mehrgeschossigen Aussteifungssystemen im Holztafelbau unter Berücksichtigung der Schubsteifigkeit der Wandtafeln, der Auflagersteifigkeiten und der direkten Verbindungen der Wandtafeln an ihren vertikalen Berührungskanten. Um die wesentlichen Effekte des räumlichen Tragverhaltens erkennen und analysieren zu können, wird das komplexe Tragverhalten einer Wandtafel mit Hilfe eines linearen Scheibenelements modelliert, welches die Verformung einer Wandtafel in guter Näherung abbildet und an dem die bemessungsrelevanten Beanspruchungen leicht ablesbar sind. Für eingeschossige Aussteifungssysteme wird ausgehend von den bisherigen Berechnungsverfahren des Holztafelbaus und der Biege- und Torsionstheorie des Stabes, ein Berechnungsverfahren entwickelt, mit dem die Schub- und Auflagersteifigkeiten und die direkten Verbindungen der Wandtafeln berücksichtigt werden können. Die Untersuchungen von zweigeschossigen Aussteifungssystemen mit Hilfe des Scheibenelements ergaben, dass das Tragverhalten eines mehrgeschossigen Gebäudes nur in Ausnahmefällen geschossweise entkoppelt betrachtet werden darf und damit die bisherigen Verfahren im Holztafelbau und auch das hier entwickelte Verfahren nur bedingt anwendbar sind. Außerdem haben vertikale Einwirkungen einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die horizontale Beanspruchung der einzelnen Wandtafel.
Dissertation:
Entwicklung von Modellen zur Abschätzung der Steifigkeit und Tragfähigkeit von Holztafeln
Jahr: 2003
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Haller, TU Dresden
Zusammenfassung:
Wohn- und Geschäftsgebäude werden überwiegend durch vertikale Einwirkungen wie Eigengewicht, Verkehrs- und Schneelast beansprucht. Horizontale Einwirkungen resultieren im Wesentlichen aus Wind, Erdbeben und Aussteifungslasten. Dach-, Decken-, und Wandbauteile müssen dabei ein räumliches Tragsystem bilden, welches die horizontalen Kräfte in die Fundamente und damit in den Baugrund ableitet. Die aussteifenden Teilsysteme können Scheiben, Rahmen oder Verbände sein, die in Material und Form variieren können. Diese Arbeit befasst sich mit Scheiben in Holzbauart und hier speziell der Holztafelbauart. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, welchen Einfluss die Wahl des statischen Modells und der Konstruktionsparameter, wie z.B. die Tafelform, der VM-Abstand und die Rippensteifigkeit, auf die Beanspruchungen und Verformungen eines Holztafelelements besitzen. Die Variation der Form beinhaltet den kontinuierlichen Übergang vom Rechteck über das Trapez bis hin zum Dreieck. Bei der Parameterstudie wurde ein in dieser Arbeit hergeleitetes Kopplungselement eingesetzt, welches zu einer erheblichen Reduzierung von Freiheitsgraden bei der Berechnung des FE-Modells führt. Die Untersuchungen zeigen u.a., dass schon bei Annahme steifer statt starrer Rippen alle rechteckförmigen Modelle mit und ohne direkter Rippenverbindungen annähernd das Tragverhalten entsprechend einem statisch bestimmten Schubfeldmodell aufweisen.
Dissertation:
Geometrisch nichtlineare Berechnungen von räumlichen Stabwerken mit Imperfektionen
Jahr: 2002
Referenten:
Prof. Dr.-Ing. Kessel, TU Braunschweig;
Prof. Dr.-Ing. Dinkler, TU Braunschweig
Zusammenfassung:
Nach einer Einführung in die Grundlagen der Kontinuumsmechanik, bei der besonders auf die Darstellung der unterschiedlichen Konfigurationen und der zugehörigen Abbildungen eingegangen wird, erfolgt die Reduktion auf ein einparametriges Cosserat-Kontinuum. Dann werden die linearisierten Gleichungen einer allgemeinen Stabtheorie angegeben. Zur anschaulichen Darstellung der im Ingenieurwesen bekannten Theorien wird das Verhalten einfacher Stabwerke im überkritischen Bereich untersucht. Ausgehend vom elastischen Potential werden die zur Beschreibung der Gleichgewichtslagen erforderlichen Variationen aufgeführt. Nach der Beschreibung der verwendeten finiten Elemente werden die Methoden zur Eigenwertanalyse und zur nichtlinearen Berechnung angegeben. Anschließend werden die Ergebnisse einer statistischen Untersuchung zur Ermittlung der geometrischen Imperfektionen an schlanken Stabtragwerken präsentiert. Dabei sind neben der Definition der globalen und lokalen Imperfektionen die Verteilungshypothese und Bemessungsvorschläge für die Praxis Gegenstand der Betrachtungen. Als Anwendung auf Satteldachbinder werden die Ergebnisse von Eigenwertanalysen und geometrisch nichtlinearen Berechnungen für verschiedene Stabwerke angegeben. Ziel dieser Untersuchungen ist die Ermittlung von Ersatzlastgruppen zur einfachen linearen Abschätzung des nichtlinearen Tragverhaltens geometrisch imperfekter räumlicher Stabwerke. Die für die Berechnung der Ersatzlastgruppen erforderlichen Eingangsgrößen sind Bestandteil linearer Stabwerksbemessungen oder werden in Gleichungen zur Verfügung gestellt.