Doppelbodenstütze

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Um bei Doppelbodenanlagen den Abstand zwischen der Doppelbodenebene und dem Rohboden zu realisieren, werden Doppelbodenstützen eingesetzt. Diese gibt es in einer großen Formen- und Werkstoff-Vielfalt. Da an Doppelböden oft brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden, sind Stützen aus Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt (wie z. B. Aluminium) weniger geeignet.

Beschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Man unterscheidet im Wesentlichen nach Niedrig- Mittel- und Hoch-Stützen. Stützen sind mindestens zweiteilig (sie bestehen aus einem Kopf und einem Fuß). Metallstützen besitzen meist zusätzlich eine Sechskant-Mutter zur Höheneinstellung.

Formen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Grundsätzlich kann unterschieden werden in

Zylindrisch mit mehrgängig konzentrischem Halbgewinde.[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mineralische Stütze Typ LNA II

Solche Stützen wurden nur von wenigen Herstellern (und nur als Niedrig-Stützen) angeboten und sind aktuell im Markt nicht mehr vertreten.

Fuß mit Bolzen, Rohr mit Kopf (verschweißt, verpresst oder tiefgezogen).[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Form wird typischerweise vorwiegend bei Niedrig-Stützen eingesetzt. Realisierbare Aufbauhöhen reichen von ca. 80 mm bis ca. 150 mm. Der Fuß-Bolzen ist meist in M16 ausgeführt. Die Höhenverstellung erfolgt mittels Mutter oder Innengewinde im Kopf.

Stütze aus Stahl mit Rohr 24 x 2

Kopf mit Bolzen, Rohr mit Fußplatte verschweißt.[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Form wird vorwiegend für Aufbauhöhen bis ca. 1 m (ggf. auch mehr) verwendet. Typischer Kopf-Bolzen ist M20 (mit Mutter), passend zum Rohrinnendurchmesser 20 mm.

Kopf mit Bolzen, Rohr mit Fußkalotte.[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das ist eine typische „Schaltwarten-Stütze“. Aufbauhöhen von 1 m bis 2 m (und mehr) sind realistisch. Die Kopf-Form ist für die Montage der darauf aufliegenden „Schaltwartenprofile“ optimiert. Das statische System der Schaltwarte kann oben eingespannt und unten gelenkig sein, was zu einer Verkürzung der Knicklänge führt.

Kopf mit Bolzen, Rohr mit Überschubrohr.[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei hohen Schaltwarten mit großen Lasten wird zur Verstärkung ein sog. „Überschubrohr“ (zusätzlich zum regulären Stützenrohr) verwendet. Ist das reguläre Rohr z. B. ein Präzisionsrohr 26 x 3, dann hat das 1″-Überschubrohr nur geringes Spiel.

Materialien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mineralisch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Anhydrit, Gips oder Zementmörtel in einer Kunststoffhülle (als verlorene Schalung).

Aluminium[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aluminium-Druckguss für den Kopf und den Fuß, das Rohr ist aus stranggepresstem Aluminium.

Stahl[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Köpfe und Füße aus sind aus S235JR oder speziellem Stahl in Tiefzieh-Qualität (bei Köpfen mit angeformter Bolzenaufnahme). Die Rohre sind aus E235 als Präzisionsstahlrohr oder (im Falle des Überschubrohres) als „zölliges Wasserleitungsrohr“ (Rohr 33,7 x 3,25) gefertigt.

Elektrische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nicht leitfähig[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mineralische Stützen sind im Sinne der VDE elektrisch nicht leitfähig, können aber elektrostatisch ableitfähig[1] sein.

Leitfähig[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Stahl- und Aluminiumstützen sind elektrisch leitfähig, sollten (oder müssen) aber geerdet werden.

Isolierend[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da die Stützenköpfe mit Auflagescheiben aus Kunststoff versehen sind, kann auch eine Stahlstütze isolierend wirken. Um die elektrostatische Ableitfähigkeit zu erreichen, müssen die Auflagescheiben aus einem speziellen, elektrostatisch leitfähigen Kunststoff hergestellt werden.

Statische Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zylindrische, mineralische Stützen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese können sehr große Lasten (auch exzentrisch) aufnehmen. Verlässliche Zahlen sind jedoch nur über zerstörende Prüfungen zu ermitteln.

Aluminiumstützen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hier bestimmt die zulässige Spannung der speziellen Aluminiumlegierung sowohl des Druckguss- als auch des Strangpress-Materials an, welche Lasten erreicht werden können.

Stahlstützen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für Doppelböden mit einer Aufbauhöhe von ca. 400 mm bis zu „begehbaren“ Doppelböden haben sich Stützen aus verzinktem Präzisionsstahlrohr durchgesetzt. Insbesondere für große Aufbauhöhen und hohe Lasten stellt sich dabei die Frage nach dem Rohrquerschnitt.

Doppelbodenstützen sind für eine planmäßig außermittige Last zu dimensionieren[2]. Der Betrag für die Außermittigkeit ist durch die Exzentrizität e gegeben. Im Falle einer Rohrstütze mit dem Außendurch­messer D ergibt sich (bei der Annahme, dass die Kraft F auf nur einen Quadranten des Rohres wirkt) eine Exzentrizität von

.

Die DIN 4114[3] ermöglicht durch die Einführung des Faktors omega (ω) einen vereinfachten Knick­sicherheitsnachweis in der Form

.

Für den Fall der außermittigen Last gibt die Norm eine erweiterte Formel vor:

.

Dabei steckt im Biegemoment M die Last F mit dem Abstand (der Exzentrizität) e. Wir können also zusammenfassen:

.

Der Ausdruck kann numerisch ausgewertet werden und beträgt ziemlich genau , sodass die Formel vereinfacht werden kann zu

.

Mit dieser Formel kann eine Doppelbodenstütze dimensioniert werden, wenn die Knicklänge lk und die Last F bekannt sind. ω ist eine Funktion des Schlankheitsgrades λ. Der Schlankheitsgrad λ wird aus der Knicklänge lk und dem Trägheitsradius i berechnet:

und , wobei

und

ist (D ist der Außendurchmesser und d der Innendurchmesser des Rohres). Zur Berechnung von ω stellt Björnstjerne Zindler[4] uns eine sehr gute Nähe­rung[5] zur Verfügung:

Wenn lambda kleiner oder gleich 115 ist so gilt

. Ist lambda größer als 115, aber kleiner als 250 gilt

(Schlankheitsgrade größer als 250 sind generell nicht zulässig).

Hier eine Beispielrechnung für eine 1,25 m hohe Rohrstütze aus Rohr 24 x 2 mit 3000 N Last

für den Fall, dass die Stütze oben und unten als gelenkig gelagert betrachtet werden kann[6]:

Erstellt mit Mathcad Express

Die errechnete Spannung ist kleiner als die zulässige Spannung für E235 (140 MPa). Die Stütze ist damit knicksicher.

ACHTUNG: Einfache Nachweise nach Euler oder Tetmayer liefern nicht das richtige Ergebnis, da sie die Exzentrizität nicht berücksichtigen.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. 1.4 Was ist unter den Begriffen „leitfähig“, „ableitfähig“ und „isolierend“ zu verstehen? - BG RCI. Abgerufen am 2. April 2020.
  2. Bundesverband Systemböden (Hrsg.): Anwendungsrichtlinie für Doppelböden nach DIN EN 12825. Düsseldorf.
  3. DIN 4114-1 - 1952-07 - Beuth.de. Abgerufen am 26. März 2020.
  4. Björnstjerne Zindler: Näherungsformel. Abgerufen am 26. März 2020.
  5. Anstelle der in der DIN 4114 veröffentlichten Tabellen
  6. Euler-Fall 2 mit l = lk d.h β = 1.