www.cheops-pyramide.ch Copyright 2006 Franz Löhner und Teresa Zuberbühler Pyramidenbau mit SeilrollenböckenTransport der Granitblöcke mit einem Schwerlastenaufzug mit GegengewichtenAuf dieser Seite geht es um die riesigen bis zu 50-Tonnen schweren Granitriegel,
die hier von der 25ten Steinschicht bis mindestens zur 85ten Schicht (20m
bis 65m Höhe = Giebel der Königskammer) für den Bau der
Königskammer und der Grossen Galerie verwendet wurden. Kritische Fragen - Quellen - Zusatzinformationen
Vorschläge zum Lösen der TransportproblemeBei der Cheops-Pyramide wurde der harte Granit im Innern der Pyramide
für die Grosse Galerie und die Königskammer sowie für den
Sarkophag verwendet. Für die Königskammer wurden Granitriegel
von 48 bis 52 Tonnen Gewicht (1.3 x 1.8 x 8m bei einer Dichte von 2,6
- 2,8 g/cm³) eingebaut [1]. Von Anfang an
musste deshalb ein Schwerlastenaufzug eingerichtet werden. Dieser wurde
bereits im unteren Bereich der Pyramide verwendet, um zum Beispiel die
grossen Kalksteinblöcke am Eingang oder für die Königinnenkammer
zu transportieren und wurde bei Bedarf verlängert.
An diesen Schwergewichten scheitern immer wieder Methoden, die auf den normalen 2.5-Tonnen Steinblöcke gerade noch knapp anwendbar sind. Mit dem Verteilen der enormen Kräfte, die von diesem Gewicht erzeugt wird, auf mehrere Seilrollenböcken ist jedoch auch dieses Problem zu lösen.
Vom Hafen bis zum Fuss der Pyramide Die riesigen Granitblöcke kamen jeweils im Hafen an (der Nilkanal
lag etwa 17m über Meer, man weiss nicht genau, wo der Nilkanal durchführte)
und mussten über eine Strecke von 500-600 Meter und über
40 Höhenmetern zum Fuss der Pyramide transportiert werden.
Zwar ist es über grosse Strecken recht flach - die durchschnittliche
Steigung liegt bei etwa 4° - aber dazwischen mussten auch Steigungen
von schätzungsweise 8° bis 24° überwunden werden, um
bis aufs Plateau hinauf zu gelangen. Ein speziell für die Schwerlasten eingerichteter Schienenweg mit mehreren Seilrollenstationen führte von Hafen zur Pyramide. Wir rechnen mit Seilrollenstationen alle 75 Meter, das Gewicht wird auf mehrere Seilrollenböcke verteilt und es werden längere Seile verwendet. Natürlich wurden hier auch grössere Mannschaftsstärken eingesetzt. Es ist ausserdem möglich, dass an Stelle von zwei Mannschaften jeweils vier Mannschaften hintereinander und mit verschieden langen Seilen arbeiteten. Die Granitriegel wurden der Länge nach hochgezogen, da so weniger Reibung erzeugt wird. Wir haben berechnet, dass es sogar mit Hilfe der Seilrolle noch zwischen 300 und 500 Schlepper braucht, um diese Schwergewichte vom Hafen bis zum Pyramidenfuss zu transportieren.
Grosse Standardblöcke als GegengewichtAuf der Pyramidenflanke kann der Seilrollenbock (Umlenkbock) von Franz Löhner auch angewendet werden, allerdings wohl nicht mit menschlichen Gegengewichten. Schliesslich entsprächen 50 Tonnen Last samt Schlitten (300kp) mehr als 670 Schleppern. Auch diese enorme Anzahl liesse sich prinzipiell in Gruppen von 30 Mann an 23 Seilrollenböcke einsetzen, doch geht es auch eleganter, ökonomischer und mit weniger Risiko. Schliesslich liegen auf 21 Meter Höhe, wenn die ersten Granitblöcke für die Grosse Galerie einzubauen sind, genügend Kalkblöcke bereit, die als Gegengewicht wieder zu Tal fahren können. Ein Granitriegel von 50 Tonnen verlangt als Gegengewicht 8 Kalkblöcke zu 5.6 Tonnen, einer bei der Cheops-Pyramide auch gebräuchlichen Grössenklasse (2m x 1.2m x 0,9m bei 2,6g/cm³). Diese 8 Klötze werden so lange auf normale Weise hochgeschleppt und zu Tal gelassen, bis mit ihnen die 90 überschweren Granitriegel hochgehievt worden sind. Angesichts von total 2'300 000 Kalkblöcken eine lächerlich geringe Zusatzlast.
Genauer Ablauf der ArbeitsschritteAn der Pyramidenflanke (wahrscheinlich östliche Seite) ist ein spezieller Schwerlastenaufzug eingerichtet. Dies ist eine Gleisanlage mit drei Gleitschienen (nicht zwei) und daneben je ein zusätzliches Schienenpaar für die Gegengewichte mit Leiterwegen für die Zugmannschaften auf jeder Seite. Zwischen den drei Schienen sind in der Mitte für die Hebler oder Arretierer, welche den Granitstein auf seinem Weg nach oben begleiten ebenfalls zwei schmale Leiterwege eingebaut. Für das Heraufziehen der schweren Granitblöcke werden die einzelnen Arbeitsschritte genau geplant und die erfahrensten Schlepp- und Sicherungs-Mannschaften eingesetzt. Der Granitblock soll ohne Unterbruch und wenn möglich in einem Zug hinaufgezogen werden, denn jedes Stoppen und Wiederanfahren ist sehr kraftaufwendig (Überwindung der Haftreibung). Für das Hieven über die Kante zum Pyramidenplateau wird zusätzlich eine Mannschaft auf dem Plateau eingesetzt. |
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Illustration der Arbeitsschritte, um einen Granitstein unter Einsatz von Gegengewichten an der Flanke der Pyramide bis zur Kante (hier auf 65m) hinauf zu ziehen (Granitstein / Gegengewichte / Zwischen-Seilrollenstation). Schlepp-Mannschaften sind nicht eingezeichnet. 1. Der Granitstein auf einem Schlitten (blau) liegt am Fuss der Pyramide, die 8 Gegengewichte auf Schlitten (rot) sind unter der ersten Zwischen-Seilrollenstation (grün) auf 20-25m verankert. Langsam werden die Gegengewichte hinuntergelassen und der Granitstein auf die Höhe der ersten Zwischenstation hinaufgezogen. 2. Die Gegengewichte sind am Fuss der Pyramide angekommen und werden wenig unter den dort liegenden Schienen gestoppt. Gleichzeitig setzt sich die zweite Serie der Gegengewichte in Bewegung, gleitet über die erste Zwischenstation hinunter und wird etwas unterhalb gestoppt (sie könnten noch weiter hinunter gelassen werden, aber zur Sicherheit sollten die Seile nicht allzu lange sein). 3. Die dritte Serie der Gegengewichte setzt sich in Bewegung und gleitet über die zweite Zwischenstation hinweg hinunter. 4. Wenn der Granitstein die Kante zum Pyramidenplateau erreicht, werden auch diese Gegengewichte verlangsamt und fast gestoppt. 5. An der Kante wird noch eine weitere Schleppmannschaft eingesetzt, die auf dem Pyramidenplateau zieht und der Granitstein wird mit Hilfe von Hebeln sorgfältig über die Kante gehievt. 6. Die Seile werden umgehängt, dann wird jedes Gegengewicht von Schlepp-Mannschaften einzeln wieder in seine Ausgangsposition gezogen (die oberste Serie zuerst) und der nächste Granitstein wird zum Fuss der Pyramide gebracht.
Anordnung der einzelnen Bauelemente des SchwerlastenaufzugsIllustration - mit und ohne Seile, bitte mit Maus darüberfahren |
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Der Granitriegel (A)
Die Gegengewichte (B)
Schleppmannschaften (E)
Schienen und Leiterwege (F)
Positionen der Zwischen-Seilstationen (C und D)
Anordnung der Seilrollen in den Zwischenstationen (C)
Die Seile
Start des Steins - Übergang von der Ebene zur PyramidenflankeDie Gleisanlage (H) führte vom Hafen bis zum Fuss der Pyramide. Der Schlitten (1) mit dem längsliegenden Granitriegel (A - obere Fläche des Steins ist nur leicht bearbeitet) wurde zu der Stelle gezogen, wo die Schienen (F) für den Schwerlastenaufzug die Pyramidenflanke hinaufführten. Auf derjenigen Seite, wo der Granitriegel fast an die äusseren Steine stiess wurde ein zweiter Schlitten (2) massiv befestigt. Nun lag der Stein so auf dem zweiten Schlitten, dass er der Quere nach die Pyramidenflanke hochgezogen werden konnte. Er musste nun sorgfältig und mit Hilfe von Hebeln etwas gekippt werden, damit er flach auf den drei Schienen lag, die hinaufführen. Jeweils neun Doppelseile wurden nun eingehängt. Aus Sicherheitsgründen waren hier die Seile jeweils doppelt geführt, für die Umlenkrollen war das kein Problem. Diese Doppelseile führten hinauf zur Zwischenseilrollenstation (oder der Pyramidenkante), wo insgesamt je 8 Seilrollenböcke in Serie auf Spezial-Turasteinen installiert waren (Details siehe weiter unten), und als Gegengewichte hing je ein auf einem Schlitten installierter 5.6-Tonnen-Block an den Seilen, insgesamt 8 Steine. Das bedeutet, dass 8 mal 5.6 Tonnen Stein, also 44.8 Tonnen insgesamt durch Gegengewichte gehoben werden. Der Rest wurde bei Bedarf durch Zugmannschaften übernommen, welche auf den Leiterwegen links und rechts zogen. Für diese Mannschaften wurde zur Sicherheit eine separate Seilrollenstation verwendet. Unterhalb der Baukante wurden die Sperren, welche die Schlitten mit den als Gegengewichte dienenden Steine hielten, entfernt, die Zugmannschaften an den Aussenseiten der Aufwege gingen in Bereitschaft und nach einer letzten kurzen Kontrolle gab der Windenmeister das Zeichen. Die Seile straften sich, unten gab man dem Schlitten mit grossen Hebeln den Startschubs und der Stein auf seinem Balkengestell setzte sich in Bewegung. Im Gegensatz zum Aufweg der Normalsteine geschah hier alles viel langsamer, geradezu bedächtig, wusste doch jeder, dass bei den gewaltigen Gewichten jeder Ruck und jede Unwucht höchste Gefahr bedeutete. Kürzere
Schleppstrecken
Die Pyramidenflanke hinaufAufpasser begleiteten jeden der Fünfeinhalb-Tonnensteine, die auf ihren Schienenwegen als Gegengewicht abwärts glitten, um Notfalls sofort das Zeichen zum Stopp zu geben. Andere, bewaffnet mit langen Stangen die vorne mit Leder überzogen und leicht eingeölt waren, achteten sorgsam darauf, dass sich die zahlreichen Seile nicht verhedderten, für jeden Seilrollenbock (Umlenkbock) war ein Verantwortlicher eingeteilt und der grosse Stein wurde gleich von mehreren Stoppern mit starken Arretierdreiecken begleitet. Um beweglich zu sein sind sie mit Seilen gesichert und bewegen sich auf den mittleren Leiterwegen. Die Länge der Seile war so berechnet, dass in dem Moment, wenn die Gegengewichte den Boden am Fuss der Pyramide berührten, der Granitblock die 25m-Grenze erreichte. Etwas früher, etwa bei 20 Metern, wurden die Seile gewechselt, das heisst, Seile der zweiten Zwischenstation (bei kürzeren Strecken wurden die Seile nicht gewechselt) wurden angehängt und von oben die entsprechenden Gegengewichte in Marsch gesetzt. Diese Gegengewichte glitten hinunter und über die erste Zwischenstation hinüber und wurden danach gestoppt.
Position der ZwischenstationenDie grössten Steine werden für die Galerie, die Königskammer und die Entlastungskammern verwendet. Ausserdem werden weitere grosse Steine für den Eingang und die Königinnenkammer sowie für die Auskleidung der Gänge im Innern verbaut. Die untersten Schwergewichte werden also auf 20m (Königinnenkammer und Eingang), die obersten Steine auf 66m oder mehr (= bekannte Höhe des Giebels der obersten Entlastungskammer [5]) gebraucht. Daraus ergibt sich, dass mehrere Zwischen-Seilrollenstation fix
installiert werden müssen. Eine Hauptstation liegt sicher
zwischen 30 und 37 Meter [4], denn hier wird die
Königskammer gebaut. Zusätzlich werden weitere Zwischenstationen
mit etwa 20m Höhenunterschied eingerichtet. Für Seilrollenstationen
geeignete dicke Steinschichten befinden sich bei der Cheops-Pyramide auf
17m / 30m (+13m) / 37m (+7m) / 54m (+17m) / 69m (+15m) / 75m (+6m) / 89m
(+14m) / 105m (+16m) / 125m (+20m) und wahrscheinlich kurz vor der Pyramidenspitze.
[2]
Anordnung der Seilrollenböcke in der ZwischenstationDas Besondere an den Zwischenstationen ist, dass die querliegenden Granitblöcke zu breit sind, um wie bei den kleineren Standard-Steinblöcken zwischen den zwei Stationen durchgezogen werden zu können. Aus diesem Grund werden massivere Zwischenstationen links und rechts der Schienen eingebaut und zur Sicherheit wird für die Schlepp-Mannschaft eine separate Seilrollenstation verwendet. Für die Zwischenstation für die vier Gegengewichte braucht es insgesamt 8 Seilrollenböcke (Umlenkbock). Diese werden in zwei Serien zu je 4 Seilböcken angeordnet und zwar nebeneinander. Wegen der Seilführung und weil die oberen Gegengewichte über die Seilrollenstationen hinüber gezogen werden müssen, dürfen die Tura-Steine und die Seilrollenböcke möglichst wenig aus der Seitenfläche der Pyramide herausragen. Das lässt sich lösen, indem die vier Seilrollenböcke nebeneinander auf einem Sims der von der Aussenfläche der Pyramide herausragt plaziert werden. Die Seilrolle (A) wird von 35cm Länge auf ca. 20 cm verkürzt und dadurch ragt der darunter liegende Tura-Stein ebenfalls weniger heraus. Damit die Seilrolle stabil verankert ist, wird nun darüber ebenfalls ein speziell zubehauener Tura-Stein eingebaut, nämlich so, dass die 8 Seilrollenböcke zwischen dem oberen und unterem überragendem Stein eingeklemmt werden können. So wird eine Art Schwelle gebildet. Die Gegengewichte, welche von oberhalb der Zwischenstation hinuntergelassen werden, sind auf Schlitten festgezurrt und gleiten auf Geleisen aus dicken Baumstämme hinunter. Diese Schlitten können leicht über die Erhebung von 20 cm, welche die Seilrollenstation bilden hinüber gezogen werden. Die Seilrollenböcke werden von dem schweren Schlitten gar nicht berührt! Hierbei ist zu bedenken, dass der sogenannte Turastein nicht allzu belastbar ist. Vor allem dort, wo die Umlenkrolle aufsitzt geht eine starke eng begrenzte Kraftkomponente nach unten. Und wenn die Rollen so eng nebeneinandersitzen entstehen Drücke von mehr als 30t - aber nicht gleichmässig, sondern punktuell. Diese Drücke könnten Risse im darunterliegenden Stein erzeugen. Dem kann begegnet werden, in dem man eine lange Bohle aus Holz (B) unter all die Rollen (A) legt und damit den Druck gleichmässiger verteilt. Diese Bohle hat Aussparungen, damit die Seile nicht durchscheuern. Der obere Turastein steht über und jedes Rollengestell wird noch mit Keilen (C) fest eingepasst. Um die Seilführung zu erleichtern sind die zwei Seilrollenstationen mit je 4 Seilrollen zwar übereinander aber ganz leicht seitlich versetzt zwischen den Schienen für die Gegengewichte eingebaut. Da die Seile (blau), welche von der oberen Seilrollenstationen (2) aus gespannt werden durchscheuern könnten, wenn die sich am unteren Stein (1) reiben wird die obere Seilstation ausserdem leicht erhöht gebaut. So können die Seile ohne Probleme von der höheren Seilrollenstation über die untere Station hinübergespannt werden. Ausserdem wird an den Stellen, wo die Seile über die herausragenden Steine der unteren Seilstation führen Leder unterlegt (roter Pfeil), um die Reibung zu vermindern. Der Aufwand, um eine solch stabile Seilrollenstation zu bauen lohnt sich, da sie für den Transport aller Granitblöcke verwendet werden wird, die ab der Höhe von 37 m verbaut werden - dies ist das Material für die ganze Königskammer, welche zwischen 43 und 65m (= Höhe des Giebels [5]) liegt. Nach Abschluss des Granittransports werden die Turasteine auf die richtige Schräge abgehauen und von den Seilrollenstationen ist auf der Pyramidenoberfläche nichts mehr zu sehen.
Über die Kante auf das PlateauBesondere Vorsicht war beim Kippen der Last auf das Bauplateau notwendig, da jedoch der Granitriegel der Quere nach hinaufgezogen wurde, war der Kippvorgang nicht eigentlich schwierig. Deshalb wurden bei Beginn der zweiten Schlepp-Etappe die Zugseilpaare am hinteren Holm eingehängt, dabei wurde die Hälfte der Seile oberhalb und die andere unterhalb des vorderen Holms geführt. Unmittelbar unterhalb der Kante hängte man dann an den vorderen weitere Zugseile, damit auf der Baufläche bereite Zugmannschaften das rasche Kippen beschleunigen konnten. Den letzten Aufprall fing man mit zwei starken Rundhölzern ab, die
auf quer gespannten Seilen auflagen und von zwei kräftigen Männern
geführt wurden. Das Ganze wurde von zwei, unmittelbar an der Kante
stehenden Aufsehern, exakt dirigiert. Dann wurde der grosse Stein auf
geölten Schienen zum Einbau weiter gezogen. Nun galt es die Gegengewichte wieder in ihre Ausgangsposition hoch zu
ziehen. Auf der Pyramidenschräge machten sich die Zugmannschaften
daran, die Zugsteine einzeln wieder in ihre obere Ausgangsposition hoch
zu ziehen und sie dort zu verankern. Dazu benützen sie die Leiterwege
je links und rechts der Zugsteine. Dafür blieb ja genügend Zeit
bis die nächsten Doppelfähre mit dem nächsten Granitstein
anlangte.
Seilrollenstation auf der KanteDie letzte Seilrollenstation, das heisst diejenige auf der Kante des Pyramidenplateaus, wird durch einen sehr grossen Spezial-Turastein (1) mit 9 Seilrollenböcken (A, B und C) gebildet. Der Spezialstein liegt auf der Ebene auf und ragt wenig über die Kante heraus. Er ist mit mehreren Stäben im Untergrund verankert, wahrscheinlich wird auch der direkt darunterliegende Stein (2) speziell zugehauen, so dass er mit einem Zapfen mit dem Spezialstein verankert ist. Dadurch kann der Spezialstein nicht vom Gewicht des Granitsteins über die Kante und hinuntergezogen werden. Der Spezialstein ist so zugehauen, dass oben 5 und in einer Art Nische nochmals 4 Seilrollenböcke zu liegen kommen. Ein Stück hinter dem Kantenstein liegt ein weiterer Seilrollenbock (D), auf dem Pyramidenplateau welcher durch einen etwas hervorragenden Stein (3) verankert ist. Neun
Seile sind insgesamt an einer Seite des Schlittens mit dem Granitriegel
befestigt. Hier ist es sehr wichtig, wie die Seile geführt werden,
denn die Krafkomponente soll in die Pyramide hineingeleitet werden! Je
zwei Seile (rot) kommen
vom Schlitten mit dem Granitriegel, laufen über die obere
Seilrolle (A), dann um die hintere Seilrolle
(D) und zurück über die daneben liegende
Seilrolle (B) wieder zurück zu den Gegengewichten.
Die Seilrollen liegen dicht nebeneinander und es werden insgesamt vier
Seile umgeleitet. Weitere vier Seile (blau)
werden über darunterliegende Seilrollen (C)
geführt. Hier sind aber die Seilrollenböcke ähnlich zu
den Zwischenstationen kürzer und auf dem Steinsims mit Keilen eingeklemmt.
Ein Seil (grün - nur
bei der kleineren Illustration eingezeichnet) wird für die Schleppmannschaft
verwendet. Wie viel Gewicht trägt ein einzelner Seilrollenbock? An einem Bock hängt ein 5.6 Tonnen-Stein (=Gegengewicht) und 5.6 Tonnen des Granitsteins. Da wir Doppelseile verwenden trägt ein Seil 5.6 Tonnen, also ist von dieser Seite her keine Gefahr. Aber man muss darauf achten, dass mit wachsendem Druck der Rolle auf
ihr Lager - er bemisst sich in Kilopond pro Quadratzentimeter - sich die
Lagerreibung so stark erhöht, dass ab einer gewissen Grenze sich
die Rolle festfrisst. Dem kann man durch einen grossen Querschnitt der
Rolle und durch Auskleiden der Rollenlager mit geglättetem Kupfer
begegnen. Natürlich muss die Rolle dort auch gut geölt werden.
Kritische Fragen zu dieser Technik / MethodeFrage: Antwort von F. Löhner: Frage: Antwort von F. Löhner: Frage: Antwort von F. Löhner:
QuellenDie hier vorgestellten Methoden zum Pyramidenbau wurden 1993 erstmals im Buch von Heribert Illig und Franz Löhner "Der Bau der Cheops-Pyramide" publiziert. [1] D. Arnold
Lexikon der Ägyptischen Baukunst
ZusatzinformationenRohdichte von Baustoffen Als Rohdichte bezeichnet man die Trockenmasse eines Körpers bezogen auf sein Volumen. Von g/cm³ zu t/m³ kann direkt umgewandelt werden (Beispiel: 2,6 g/cm³ = 2,6 t/m³)
Ein Gewichts-Vergleich mit den 40-50 Tonnen schweren Granitblöcken:
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