Doppelboden (Bauwesen)

Vorlage:Infobox DIN Als Doppelboden bezeichnet man einen zweiten Boden über dem eigentlichen Boden des Raumes. Er unterscheidet sich vom Hohlboden dadurch, dass jede Stelle des Raumes unterhalb des Doppelbodens jederzeit zugänglich bleibt. Dadurch ist er besonders geeignet für Räume mit häufigen Änderungen an den Installationen und wenn die Installationen jederzeit schnell zugänglich sein sollen.

Im Bauwesen bezeichnet man als Doppelboden eine Systembodenbauart als aufgeständerte Bodenkonstruktion bestehend aus industriell hergestellten modularen Elementen, im Wesentlichen Platten und Stützen. Die Doppelbodenplatten bestehen in der Regel aus Holz (hochverdichtete Flachpressplatten), Zementfaser, Anhydrit, Gips (faserverstärkte Gipsplatten), Stahl oder Aluminium. Diese Platten liegen auf Doppelbodenstützen aus Stahl oder Aluminium auf. Die Stützen können an ihren Köpfen durch Rasterstäbe miteinander verbunden sein.

In den so geschaffenen Hohlraum können sämtliche Installationen für zum Beispiel Kommunikation, Strom, Wasser integriert werden. Außerdem wird vor allem in Reinräumen der Doppelboden oft dazu genutzt, durch unzählige kleine Löcher und somit einer sehr großen Strömungsquerschnittsfläche die Abluft aus dem Raum zu befördern, so dass sich eine laminare Luftströmung von der Decke (Zuluft ebenfalls über große Querschnitte) zum Boden im Raum einstellt. Dabei stellt der gesamte Hohlraum quasi einen Luftkanal dar.

Speziell für Elektroräume oder für Bereiche, in denen hohe Anforderungen an Querstabilität und Lastaufnahme gestellt werden, verwendet man einen sogenannten Schaltwartenboden (oder Schaltwartendoppelboden). Dieses System besteht aus Schwerlaststützen, auf denen durchlaufende Stahl-C-Profile in der einen und Paßstücke in der anderen Richtung verschraubt werden. Im Gehbereich werden Doppelbodenplatten auf dieser Profilraster-Unterkonstruktion verlegt; im Bereich der Schaltschränke hingegen werden mit höheren C-Profilen Rahmen ausgebildet. Somit lassen sich auch bei der Aufstellung von Schaltschränken alle Platten abnehmen, und Nachinstallationen können einfach durchgeführt werden.

In Serverräumen oder Rechenzentren kann der Doppelboden auch zur aktiven Klimatisierung im Warm- oder Kaltgang genutzt werden. Dafür gibt es aktive wassergekühlte Doppelbodenklimaplatte, diese Platten sind mit nach unten oder nach oben gerichteter Luftführung erhältlich.

Die Lastangabe ist die höchstzulässige Last für einen Doppelboden. Im Gegensatz zu einer Geschossdecke (für die man den Doppelboden halten kann) wird die Last jedoch nicht als Flächenlast in kg/m² oder N/m² sondern als Einzellast (Punktlast) in Newton deklariert.

Der Grund dafür ist, dass die Tragschicht des Doppelbodens aus einzelnen (meist 60 cm × 60 cm großen) Doppelbodenplatten besteht, welche an ihren vier Ecken auf Doppelbodenstützen ruhen. Würde man diese Konstruktion mit einer gleichmäßig verteilten Flächenlast beaufschlagen und als Lastgrenze die Durchbiegung der Platte mit der üblichen Grenze von 1/300 der Spannweite annehmen, dann ergäben sich extrem hohe Lastangaben (20 000 N/m² und mehr) die, wenn sie irrtümlich als Verkehrslasten interpretiert werden, zu der falschen Einschätzung führen, dass der Doppelboden mehr Last tragen kann, als die Betondecke, auf der er steht. Man wählt daher einen anderen Weg, diese wichtige Kennzahl zu bestimmen:

Eine Doppelbodenplatte wird an ihren Ecken auf starre Auflager gelegt, und mit einem Prüfstempel von 25 mm × 25 mm (üblicherweise hydraulisch) belastet. Dabei sucht man die Stelle, an welcher die Platte ihre größte Durchbiegung hat. Bei Platten aus homogenem Werkstoff kann das die Randmitte sein, oder ein Punkt auf dem Rand, der ca. um eine Plattenstärke vom Auflager entfernt ist. Bei nicht homogenen Platten (z. Bsp. Lüftungsplatten) kann das auch ein beliebiger anderer Punkt sein.

Hat man nun den schwächsten Punkt des Plattenelements gefunden, steigert man die Last, bis die Durchbiegung an dieser Stelle 1/300 der Spannweite (bei Rastermaß 60 cm also 2 mm) erreicht. Der Wert dieser Last ist die höchstzulässige Last für die Doppelbodenplatte. Je nach Konstruktion können dies 3000 N, 4000 N, 5000 N oder mehr sein. Bei speziellen Konstruktionen (Schaltwarten, Schwerlastböden) können noch wesentlich höhere Werte erreicht werden.

Damit hat man aber zunächst nur den Wert für die Plattenebene. Hinzukommt, dass die Stütze mit zunehmender Höhe knickgefährdet ist, Der Doppelboden ist also so zu konstruieren, dass die geforderte Nennlast in Newton sowohl

• am schwächsten Punkt der Plattenebene als auch
• als exzentrische Knicklast der Stütze

nachgewiesen ist.

Üblicherweise wird der Boden im Auftrag des Herstellers in einem neutralen Institut (MPA) geprüft und mit einem allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis bewertet und zertifiziert. Unabhängig davon ist es aber grundsätzlich möglich, die Doppelbodenbelastung rechnerisch nachzuweisen.

Die Zertifikate (ABP) können beim Bundesverband Systemböden e.V. eingesehen werden: https://www.systemboden.de/abp-zentralregister/. Rechnerische Nachweise sollten nur von Spezialisten, die mit der Materie bestens betraut sind, angefertigt werden.

Siehe auch:

• Doppelbodenstütze

Bei der Dimensionierung der Stützen ist besonderes Augenmerk darauf zu richten, dass es bei der Montage der Stützen zu Imperfektionen kommen kann, die zusätzliche Sicherheitsfaktoren erfordern.

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Die Leistungsnachweise für diese Böden erfolgen nach EN 12825 für Doppelböden. Die Norm gilt in Deutschland als DIN-Norm DIN EN 12825. Für Bodensysteme, welche der Norm und der Anwendungsrichtlinie entsprechen, werden Konformitätszertifikate ausgestellt.^[1]

Die Stützen von Doppelbodenanlagen bestehen in der Regel aus Stahlrohren, deren Statik nachgewiesen werden kann über^[2]:

${\displaystyle \sigma =\omega \cdot {\frac {F}{A}}+{\frac {F\cdot D}{\pi \cdot W}}\leq \sigma _{zul}}$

Der Faktor ω ist weiter unten für den Werkstoff E235 angegeben. Aus diesem werden typischerweise die Stahlrohre gefertigt, die bei Doppelbodenstützen verwendet werden. Die zulässige Spannung ${\displaystyle \sigma _{zul}}$ beträgt dann 140 MPa.

Mit der Fläche ${\displaystyle A}$ und dem Widerstandsmoment ${\displaystyle W}$ für ein Rohr

${\displaystyle A={\frac {D^{2}-d^{2}}{4}}\cdot \pi \qquad \qquad W={\frac {D^{4}-d^{4}}{32\cdot D}}\cdot \pi }$

ergibt sich das Flächenträgheitsmoment ${\displaystyle I}$ und der Trägheitsradius ${\displaystyle i}$.

${\displaystyle I={\frac {D^{4}-d^{4}}{64}}\cdot \pi \qquad \qquad i={\sqrt {\frac {I}{A}}}}$

Dabei ist ${\displaystyle D}$ der Außendurchmesser des Rohres, ${\displaystyle d}$ der Innendurchmesser und ${\displaystyle F}$ die Punktlast. Jetzt ist der Schlankheitsgrad ${\displaystyle 20\leq \lambda \leq 250}$ über die Knicklänge ${\displaystyle l_{k}}$ berechenbar,

${\displaystyle \lambda ={\frac {l_{k}}{i}}}$

welcher wiederum die Knickzahl ${\displaystyle \omega }$ definiert.

${\displaystyle \omega ={\begin{cases}0{,}99+{\frac {\lambda }{728}}+{\frac {\lambda ^{2}}{152^{2}}}+{\frac {\lambda ^{3}}{143^{3}}}&{\text{wenn }}\lambda \leq 115\\{\frac {\lambda ^{2}}{76{,}95^{2}}}&{\text{wenn }}\lambda >115\end{cases}}}$

Alternativ stehen in der DIN 4114 Tabellen zur Ermittlung von ${\displaystyle \omega }$ bereit.

Der oben angegebene Nachweis ist zugeschnitten für die Stützen des Doppelbodens. So gibt die DIN 4114 für die vorhandene Spannung ${\displaystyle \sigma _{\omega }}$ bei Angriff einer außermittigen Knicklast allgemein an:

${\displaystyle \sigma _{\omega }=\omega \cdot {\frac {F}{A}}+0{,}9\cdot {\frac {M}{W}}}$

Wobei das Biegemoment ${\displaystyle M=F\cdot e}$ sich aus der Kraft ${\displaystyle F}$ und der Exzentrizität ${\displaystyle e}$ zusammensetzt. Die Größe von ${\displaystyle e}$ selbst setzt sich aus dem Außenradius ${\displaystyle {\frac {D}{2}}}$ und der Sekante eines Quadranten des Rohres zusammen. Diese hat einen wirksamen Abstand von ${\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}}$. Damit kann ${\displaystyle M=F\cdot {\frac {D}{2}}\cdot {\frac {1}{\sqrt {2}}}}$ in den Nachweis eingesetzt werden:

${\displaystyle \sigma _{\omega }=\omega \cdot {\frac {F}{A}}+{\frac {0{,}9}{2\cdot {\sqrt {2}}}}\cdot {\frac {F\cdot D}{W}}}$.

Die Vereinfachung des Terms ${\displaystyle {\frac {0{,}9}{2\cdot {\sqrt {2}}}}}$ ergibt ${\displaystyle {\frac {1}{3{,}14...}}\approx {\frac {1}{\pi }}}$, so dass geschrieben werden kann:

${\displaystyle \sigma =\omega \cdot {\frac {F}{A}}+{\frac {F\cdot D}{\pi \cdot W}}}$

Der Begriff Doppelboden findet auch im Schiff- und Bootsbau Verwendung.

• Zum Schiffbau siehe: Doppelboden (Schiffbau)
• Zum Bootsbau: Es handelt sich dabei um zwei übereinanderliegende Böden, die zusammen laminiert sind. Zwischen den beiden Böden befindet sich Luft.
• Auch eine Formation aus der Chartanalyse wird als Doppelboden bezeichnet, ein als Trendumkehr interpretierbares Kursmuster, das ungefähr den Verlauf eines W beschreibt.

Siehe auch: Hohlboden

• Jörn Krimmling: Facility-Management: Strukturen und methodische Instrumente, Verlag Fraunhofer IRB Verlag, 2008, ISBN 3816774989, S. 177 f. (Google Books).
• Dipl.- Ing. Björnstjerne Zindler, M.Sc. Das Omega-Verfahren
• Bundesverband Systemböden, Downloadbereich Merkblätter und Allgemeines

• Weitere Informationen zu Doppelböden beim Bundesverband Systemböden

1. ↑ Bundesverband Systemböden: Anwendungsrichtlinie zur DIN EN 12825 Doppelböden. Abgerufen am 18. Februar 2020. 
2. ↑ Björnstjerne Zindler: Das Omega- Verfahren nach DIN 4114. (pdf) In: nadirpoint.de. Abgerufen am 18. Februar 2020 (deutsch).