Der Doppelboden

ist ein Systemboden

Einführung

Der Doppelboden ist eine aufgeständerte Fußbodenkonstruktion, die aus industriell vorgefertigten Bauteilen besteht, welche auf der Baustelle zusammengefügt werden und so einen Systemboden entstehen lassen.

Sinn dieser Konstruktion ist es, einen Hohlraum unter der begehbaren Oberfläche zu schaffen, der vielfach genutzt werden kann, z. Bsp. zur Verlegung von elektrischen Netzstrom- und Datenleitungen oder zur Belüftung. Hierin liegt auch der Ursprung dieser Konstruktion: Der Doppelboden wurde entwickelt, um in Computer-Räumen die Möglichkeit zu schaffen, der rasant fortschreitenden Technik den Freiraum zu geben, die sie zu ihrer Entwicklung benötigt.

Geschichte

Die Anfänge des Doppelbodens liegen in den späten 1950er Jahren in den USA bei der Fa. IBM. Ein Vorläufer des Doppelbodens wurde in den frühen 1960er Jahren bei der Hoechst-AG (Frankfurt) realisiert. In einem über Jahre dauernden Prozess wurde erkannt, dass sich ein solcher Systemboden nicht nur in Computerräumen nutzen lässt, sondern auch in Büro-Räumen. So ging man denn auch richtigerweise dazu über, die gesamte Fläche eines Büro-Gebäudes von Wand zu Wand komplett mit Doppelbodenanlagen auszustatten.

Doppelanforderung an den Doppelboden

Dabei gibt es zwei grundverschiedene Anforderungen an die Bodenkonstruktion: Zum Einen muss die Konstruktion benutzerfreundlich für den Computer-Fachmann sein (also die Möglichkeit bieten, jederzeit an jedem Ort den Zugriff auf die im Hohlraum liegenden Leitungen zu ermöglichen) und zum Anderen soll der Fußboden für die Büro-Angestellten wie ein gewöhnlicher massiver Estrich-Fußboden wirken.

Damit ein solcher Fußboden wirtschaftlich ist, muss er aus in großer Stückzahl industriell vorgefertigten Teilen bestehen. Zunächst einmal sind das die Platten und die Stützen. Die Stützen sind (heute vorwiegend) aus verzinktem Stahl und mittels Gewinde höhenverstellbar. Sie sind mit dem Rohboden verklebt und tragen eine Auflagescheibe aus Kunststoff, damit die lose darauf liegenden Doppelbodenplatten kein Klappergeräusch beim Begehen erzeugen. Die Doppelbodenplatten bestehen meist aus hochverdichteten Spanplatten. Die hohen Anforderungen an den Brandschutz der Gebäude hat zur Entwicklung von unbrennbaren Doppelbodenplatten geführt. Es wurden schließlich faserverstärkte Kalziumsulfatplatten entwickelt, die nicht nur in die Baustoffklasse A (unbrennbar) fallen, sondern darüber hinaus auch als Bauteil eine Feuerwiderstandsdauer bis zu 60 Minuten mit sich bringen.

Systemerweiterung

Die zunehmend breitere Anwendung des Doppelbodens machte bald eine Erweiterung des Systemzubehörs notwendig. So kommt es vor, dass eine Doppelbodenstütze aus bestimmten baulichen Gründen nicht gestellt werden kann. Um dies zu ermöglichen, werden Überbrückungen benötigt. Bei besonders hohen Konstruktionen kommen Rasterstäbe zum Einsatz. Diese verbinden die Stützenköpfe miteinander, so dass die Stütze auch Horizontalkräfte aufnehmen kann. Weitere System-Bestandteile sind Rampen, Treppen, Abschottungen und die Verkleidete Abspannung, wenn ein Doppelboden nicht bis zur Gebäudewand geführt werden kann.

Systemleistung

Eine gute Doppelbodenanlage zeichnet sich dadurch aus, dass sie nicht bemerkt wird. Damit dass so ist muss sowohl die Materialqualität als auch die Sorgfältigkeit bei der Montage stimmen. Die Pflege des Doppelbodens (im Besonderen die Reinigung des Plattenbelags) muss eng auf den Belag und das Plattenmaterial abgestimmt sein.

Das erstaunliche an einem Doppelboden ist sein Funktionsprinzip: Es beruht allein auf Masse und Reibung. Alle Platten des Bodens liegen ohne jegliche mechanische Befestigung auf den Stützen auf und können jederzeit mit einem einfachen Hebewerkzeug (Krallenheber bei Textilbelag, Saugheber bei Hartbelag) entnommen und wieder eingelegt werden.

Die wichtigsten Systemkomponenten im Detail

Die Plattenebene

Was vom Doppelboden von oben sichtbar ist, wird von den Doppelbodenplatten und insbesondere ihrem Belag bestimmt. Bei textilen Belägen (wie Velours oder Nadelfilz) sind die Fugen zwischen den einzelnen Platten nicht mehr erkennbar. Nur evtl. vorhandene Sonderplatten mit Elektranten oder Lüftungsauslässen lassen erahnen, dass man auf einem Systemboden steht. Bei Platten mit Hartbelag (wie Linoleum oder Schichtstoff) müssen jedoch (um Belagsablösungen zu vermeiden) die seitlichen Kunststoff-Schutzkanten der Platten bis zur Doppelbodenoberfläche durchgeführt werden, wodurch das Doppelbodenraster sichtbar wird.

Unter der Belagsebene befindet sich der Plattenkern. Hier werden (außer einigen exotischen Konstruktionen) hauptsächlich Holzwerkstoffplatten (Flachpressplatten, oft einfach „Spanplatten“ genannt) eingesetzt. In öffentlichen Gebäuden empfiehlt sich jedoch die Verwendung von unbrennbarem Plattenmaterial. Dazu wurden spezielle, hochverdichtete und faserverstärkte Kalziumsulfatplatten entwickelt. Je nachdem welche Anforderungen an die elektrostatische Ableitfähigkeit gestellt werden, müssen elektrisch leitfähige Klebstoffe bei der Plattenverarbeitung eingesetzt werden. Die Unterseite der Platten ist (je nach Anforderung) entweder hydrophobierend versiegelt, mit einer Dampfsperre versehen oder mit einem Stahlblech als Zugbewehrung verklebt.

Die Platten sind quadratisch mit einer Kantenlänge von 600 mm. Die Plattendicke beträgt bei Holzwerkstoffplatten zwischen 38 und 40 mm und bei Kalziumsulfatplatten typischerweise 36 mm. Mit zur Plattenebene zählt das nicht zu unterschätzende Wandabdichtungsband. Dies ist ein Schaumstoffstreifen, welcher zwischen der letzten Doppelbodenplatte („Randanschnittplatte“) und der massiven Wand sitzt. Das Material des Wandabdichtungsbandes sollte sehr elastisch sein und spontan auf Druck reagieren. Offenzelliger Polyetherschaum hoher Dichte ist da geeignet, sog. „Kompriband“ nicht.

Wenn der Doppelboden kompromisslos von (tragender) Wand zu (tragender) Wand ausgeführt wird und die nicht tragenden leichten Trennwände auf dem Doppelboden aufstehen, spricht man nicht mehr nur von einem Doppelboden, sondern von einer Doppelbodenanlage.

Was unmittelbar unter der Plattenebene folgt, ist abhängig von der speziellen Verwendung des Bodens.

Die Tragebene

Wenn auf dem Boden Server- oder Schaltschränke aufgestellt werden, wird ein sog. Schaltwartensystem verwendet. Es besteht aus verzinkten C-Profilen (unten mit Schlitz für eine Hammerkopf-Schraube) die auf spezielle Schaltwartenstützen aufgeschraubt sind. Hierbei gibt es Profile mit (bevorzugt) 40 mm und 80 mm Bauhöhe. Die Platten liegen auf den 40 mm hohen Profilen (auf welche dünne Gummistreifen aufgeklebt sind) auf und werden zu den Schaltschränken hin von unmittelbar benachbarten 80er Profilen seitlich eingefasst. Auf den 80er Profilen stehen die Server- oder Schaltschränke. Unter den Schränken sind keine Platten, so dass die Schränke (die nur Sockel und keinen unteren Boden haben) unmittelbar vom Bodenhohlraum zugänglich sind. Der Schaltschrankbereich wird meist im Raster 60 cm × 120 cm ausgeführt. Außer den „klassischen“ Profilen (40 und 80 mm) werden auch 65 mm und 105 mm hohe Profile verwendet.

Die Stützen

Wenn es sich um einen einfachen Büro-Boden handelt, liegen die Platten (nur an ihren Eckpunkten) unmittelbar auf der Doppelbodenstütze (die mit einer nockentragenden Kunststoff-Auflagescheibe versehen ist) auf. Die Stütze besteht immer aus einem Oberteil (Kopf) und einem Unterteil (Fuß) die zueinander höhenverstellbar sind. Die Höhenverstellung muss arretierbar sein, damit die eingestellte Höhe erhalten bleibt. Die Konstrukteure der Stützen haben im Laufe der Zeit hier verschiedene Mechanismen entwickelt. Wie immer man es realisiert, zwei Dinge müssen gewährleistet sein: Die stufenlose Feineinstellung und die Sicherung gegen unbeabsichtigtes Verstellen. Dazu kommt eine hohe Anforderung an die Passgenauigkeit der Verbindung des Kopfes mit dem Rest der Stütze. Diese muss möglichst spielfrei sein, aber nicht stramm.

Je nach der Konstruktionshöhe des Bodens und den Anforderungen an die Tragfähigkeit kann eine solche Konstruktion aus einem M16er Bolzen und als Gegenstück einem M16er Innengewinde bestehen, oder aus einem angeschweißten Präzisionsstahlrohr, in welches ein M20er Bolzen mit Mutter eintaucht. Bei sehr hohen Stützen und großen Lasten kann es erforderlich sein, dass noch ein zusätzliches „Überschubrohr“ eingesetzt werden muss, um die erforderliche Knicklast sicherzustellen.

Grob vereinfachend kann man die Stützen in drei Höhenstufen einteilen:

• Niedrigstützen mit angeschweißtem Bolzen und tiefgezogenem Innengewinde (meist M16). Solche Stützen kommen ohne Verstellmutter aus. Die Sicherung geschieht durch verharzen des Gewindes.
• Mittelhohe Stutzen bestehen oft aus einem Fuß mit angeschweißtem Bolzen M20 × 2 mit Mutter. Das Oberteil besteht aus einem abgelängten Präzisionsrohr 24 mm × 2 mm welches mit dem Kopf verschweißt oder verpresst ist.
• Hohe Stützen werden oft so wie mittelhohe Stützen gebaut, aber manche Hersteller bevorzugen die Höhenverstellung am Kopf, so dass das Rohr mit dem Fuß verschweißt oder verpresst ist. Die Höhenverstellung am Kopf bewirkt, dass der Monteur sich nicht mehr so oft bücken muss, stellt aber höhere Anforderungen an die Spielfreiheit.

Mineralische Stützen oder Stützen aus Aluminium (wie es sie ab den 1970ern bis in die 1990er gab), spielen heute keine Rolle mehr.

Der Rohboden (Rohdecke) gehört im eigentlichen Sinne nicht zu den Systemkomponenten, muss aber dennoch betrachtet werden: Oft ist vor der Doppelbodenmontage eine gründliche Säuberung mit einer anschließenden Versiegelung aus einem Zweikomponenten-Material erforderlich, um eine gute Verklebung der Stützen zu ermöglichen. Zusätzlich kann eine Verdübelung der Stützen mit dem Rohboden notwendig sein.

Belastungsangaben

Typischerweise gelten für flächige Bauteile (wie Geschossdecken oder Balkone) Lastangaben in der Form kN/m². Diese werden als Flächenlasten oder Verkehrslasten (neuerdings als Nutzlast) bezeichnet. Bei Doppelböden ist das nicht der Fall. Die maßgebliche Belastung ist hier die Einzellast oder Punktlast in kN.

Warum ist das so?

Im Experiment hat man herausgefunden, dass der kritische Lastfall eines Doppelbodenelements (eine Doppelbodenplatte auf vier Stützen an ihren Ecken) bezüglich der Durchbiegung die auf halbem Rastermaß randständige Einzellast ist. Beim Bruchverhalten ist der schwächste Punkt je nach Plattenmaterial und Konstruktion ebenfalls dort oder aber in der Nähe des Stützenkopfes (Schubbruch am Auflager).

Diese Untersuchungen wurden in den Entwicklungswerkstätten der Hersteller gefunden und von den damit beauftragten Prüfinstituten (z. Bsp. MPA Stuttgart, Steinbeis-Stiftung) bestätigt.

Die maximal zulässigen Belastungen betragen für einen Standard-Doppelboden aus 38 mm hochverdichteten Flachpressplatten z. B. 3000 N (3 kN) bei einer zulässigen Biegung von 1/300 der Spannweite und einem Sicherheitsfaktor ≥ 2.

Der Doppelbodenkonstrukteur kann diesen Wert durch geeignete Maßnahmen steigern. Das verkleben der Platte mit einem unterseitigen 0,5 mm Stahlblech führt zu einer Steigerung auf ca. 5000 N. Durch die Verwendung eines extrem scherfesten Klebers können noch höhere Werte erreicht werden.

Der Bundesverband Systemböden definiert Elementklassen und ordnet diesen Punktlasten zu:

• Elementklasse 1 Punktlast 2000 N
• Elementklasse 2 Punktlast 3000 N
• Elementklasse 3 Punktlast 4000 N
• Elementklasse 4 Punktlast 5000 N

Damit sind aber zunächst nur Werte für die Plattenebene bestimmt (die Versuche werden mit idealisierten starren Auflagern durchgeführt). Die tatsächliche Traglast des Doppelbodensystems ergibt sich aber erst durch die Berücksichtigung der Stütze. Diese kann, je nach Höhe des Bodens (=  Länge der Stütze) knick-gefährdet sein.

Ein wesentliches Merkmal ist die (für den Benutzer unbemerkte) Doppelbodenstütze.

Das Tragrohr einer Doppelbodenstütze aus Stahl kann wie folgt dimensioniert werden:

In dieser Formel fließen die Untersuchungsergebnisse der Industrie und die Regeln der DIN 4114 (planmäßig exzentrische Last) zusammen.

Zur Herleitung der Formel:➧

Hier ein Musteraufbau der Goldbach GmbH:

• 

== Schwerlast-Transporte über den Doppelboden ==

Es kan des Öfteren vorkommen, dass sehr schwere Gegenstände oder Geräte (meist handelt es sich um Transformatoren) über den Doppelboden bewegt werden müssen. Für solche Belastungen ist ein Doppelboden im Allgemeinen nicht ausgelegt. Gelöst werden kann das Problem, indem temporär Lastverteilungsbleche auf dem Boden ausgelegt werden. Unklarheit herrscht oft darüber, wie dick und groß solche Bleche sein müssen. Insbesondere die notwendige Dicke wird oft unterschätzt. Die Größe spielt eine untergeordnete Rolle, wichtig ist nur, dass die Bleche Fugenüberdeckend verlegt werden müssen.

Zwei Beispiele:

* Ein Aluminiumblech mit 8,5 mm Dicke verstärkt den Boden um
ca. 950 N. Ein solches Blech wiegt 23 kg/m².

* Ein Stahlblech mit 6,5 mm Dicke verstärkt den Boden um
ca. 1250 N. Ein solches Blech wiegt 51 kg/m².