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www.cheops-pyramide.ch
Copyright 2006 Franz Löhner und Teresa Zuberbühler
Schritt für Schritt vom Steinbruch bis zur Pyramide
Die Pyramiden-Baustelle - Anwendung der Methoden auf den Bau
der Cheops-Pyramide
Wieviel Zeit brauchte es für den Bau der Cheops-Pyramide?
Wie lange dauerte das Bauunterfangen Pyramide? Da Cheops 23 Jahre lang
regierte sollte es spätestens in 20 Jahren abgeschlossen sein. Bei
der Roten Pyramide belegen Baugraffiti, dass zwischen dem 15. und 16.
Mal der Zählung (= 30. und 32. Regierungsjahr oder eventuell 15.
und 16. Regierungsjahr) die ersten 15 Steinschichten der Pyramide, welche
etwa 12m Höhe ausmachen, bereits errichtet worden waren. Dies entspricht
etwa 400'000 m³ Steinmasse, also wurde in einem relativ kurzem Zeitraum
von 2-3 Jahren ca. ein Fünftel der Pyramide fertig gestellt [1].
Diese Steinmasse entspricht einem Sechstel des Gesamtvolumens der Cheops-Pyramide.
Die Rote Pyramide (Dahschur Nord) ist an der Basis nur unwesentlich kleiner
als die Cheops-Pyramide (220m anstatt 230m), hat aber einen wesentlich
flacheren Steigungswinkel (45° anstatt 52°). Wenn man also hochrechnet,
so wäre es möglich, dass die alten Ägyptern die Cheops-Pyramide
in 12 bis 18 Jahren fertigbauen konnten.
Franz Löhner hat seine Berechnungen darauf abgestützt, dass
mit einem Minimum von 5 Seilrollenanlagen an der Pyramidenflanke die Pyramide
in dem vorgegebenen Zeitraum von 20 Jahren abgeschlossen
ist. Mit mehr Seilrollenanlagen, zum Beispiel an allen vier Seiten der
Pyramide und nicht nur an der Südseite, wird die Bauzeit entsprechend
verkürzt. 10-15 Jahre Bauzeit scheinen dann durchaus realisierbar
zu sein.
Planungsphase
Vorbereitungen
1.
Planung der Form, Grösse und Ausrichtung der Pyramide,
Festlegung des Neigungswinkels (u.a. durch Wahl des seked),
Planung der Grabkammern und -gänge und der Tempelanlagen.
2. Auswahl des Bauuntergrunds. Dies ist besonders wichtig,
da einige Bauunterfangen scheiterten, da
der Untergrund nachgab. Das Giza-Plateau kann man als ausserordentlich
stabilen Baugrund bezeichnen, denn der Fels besteht aus massivem Nummulitenkalk
des mittleren Eozäns (sog. Mokattamformation) [1].
Ein Nachteil war, dass für das Ausschachten der unterirdischen Kammern
im härteren Gestein mehr Zeit eingerechnet werden musste.
3. Wahl eines Standorts in der
Nähe des Nilkanals mit Hafen und zu den Steinbrüchen
auf dem Plateau. Die Cheops-Pyramide wurde möglicherweise im
Nordosten des Plateaus gebaut, da sich dort bereits ein grosser Felskern
aus geeignetem Gestein befand, über dem die Pyramide erichtet werden
konnte. Die genauen Ausmasse des Felskerns sind nicht bekannt. Leider
weiss man die genauen Höhen nur dort, wo die Gänge im Innern
auf den Felskern stossen und wo er an den Pyramidenecken und -kanten sichtbar
ist, etwa weil die äusseren Steine nicht mehr vorhanden sind (Illustration
unten = orange) [6].
Je
nach Höhe könnte der Felskern jedoch einen beachtlichen Teil
des Pyramidenvolumens ausmachen. Es wäre immerhin vorstellbar, wenn
auch nur Spekulation, dass der Felskern bis unter die Königinnenkammer
auf 20m reicht [1]. Ein grosser Felskern wäre
ein Vorteil, da dadurch weniger Baumaterial für
das Kernmauerwerk der Pyramide herantransportiert werden müsste.
Man muss sich sowieso im Klaren sein, dass das heutige Aussehen des Giza-Plateaus
nicht demjenigen zur Zeit des Pyramidenbaus entspricht, sondern dass in
der Umgebung schätzungsweise 4'700'000 m³ Kalkstein für
die drei Pyramiden abgebaut wurde [1].
Grosse Karte
des Giza-Plateaus mit Höhenlinien (nach GPMP)
Siehe Plan
des Giza-Plateaus mit Hafen und Steinbrüchen
Wo auf der Baustelle werden Franz Löhners Seilrollenböcke verwendet?
Ausgehend von einer noch machbaren Mannschaftsstärke
von etwa 50 Mann für einen 2.5 Tonnen-Steinblock können
ohne Seilrolle nur Steigungen von 0° bis 5° bewältigt werden.
Steigungen von 10° sind nach unsern Berechnungen nur mit Schleppmannschaften
von über 400 Männern zu schaffen!
Berechnungen zu Reibung, Zugkraft und Kraftaufwand (H. Illig / H.U. Niemitz)
Eine noch höhere Steigung ist mit Hilfe von Franz Löhners Seilrollenböcken
jedoch überhaupt kein Problem - im Gegenteil - steiler ist
eher besser.
Löhners Seilrollenbock (Umlenkbock)
Steintransport
mit Schlitten auf Geleisen
|Fazit: Bis 5° Steigung geht es auch
ohne Seilrolle, aber auf Geleisen - ab 5° Steigung geht es nur
noch mit Löhners umlenkenden Seilrolle.

Giza-Steinbruch zum Fuss der Pyramide:
Für den Bau der drei Pyramiden auf dem Giza-Plateau wurden Steine
aus der nächsten Umgebung verwendet. Die Steinbrüche, die während
des Baus der Cheops-Pyramide abgebaut wurden, liegen etwa 300m
vom Fuss der Pyramide entfernt. Dabei mussten 15-25 Höhenmeter
überwunden werden. Dazu wurden wahrscheinlich flache Hilfsrampen
mit Geleisen gebaut - spätestens ab einer 5° Steigung werden
Seilrollenböcke eingesetzt. Wahrscheinlich war es aber sinnvoll,
sowieso Seilrollenstationen einzusetzen, da so die Schleppmannschaften
neben anstatt auf den Gleisen laufen konnten. Wir rechnen mit Seilrollenstationen
alle 75 Meter.
Steinbrüche
im alten Ägypten (mit Übersichtskarte)
Hafen zum Fuss der Pyramide:
Die Tura-Kalksteine und die riesigen Granitblöcke kamen
jeweils im Hafen an (der Nilkanal lag etwa 17m über Meer) und mussten
über eine Strecke von 500-600 Meter und über 40 Höhenmetern
zum Fuss der Pyramide transportiert werden (man weiss nicht genau, wo
der Nilkanal durchführte). Dazu wurden Hilfsrampen gebaut, auf denen
die nötigen Gleisanlagen verlegt und verankert werden konnten. 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. Mindestens
auf diesem Teilstück (ca. 100m) muss die Seilrolle eingesetzt werden.
Unsere Berechungen
zeigen, dass es für einen 2.5 Tonnen-Block bei einer Steigung von
5° 23 Schlepper (ohne Seilrolle 37 Schlepper), bei 10° 30 Schlepper
(ohne Seilrolle 136 Schlepper) und bei 30° 37 Schlepper (ohne Seilrolle
nicht möglich) braucht, falls man Seilrollen (Umlenkrollen) verwendet.
Deshalb war es sicher sinnvoll, die Seilrollenstationen für die ganze
Strecke einzusetzen. Wir rechnen mit Seilrollenstationen
alle 75 Meter.
Pyramidenflanke:
Der Neigungswinkel der Seitenflächen ist 52°
und bis zur Spitze müssen 146.59m überwunden
werden - hier geht es nur noch mit Hilfe der Seilrolle. Es wird eine Gleisanlage
mit je einer Seilrollenstationen pro 30-37 Höhenmetern eingerichtet.
Für die schweren Granitblöcke wird eparat eine spezielle Gleisanlage
gebaut.
Gleisanlage
mit Seilrollenstation auf der Pyramidenflanke
Schwerlastenaufzug
mit Gegengewicht für die riesigen Granitriegel
Spitze der Pyramide:
Das Aufsetzen des Pyramidions war durchaus machbar, es wurde auf einem
Schlitten auf der Gleisanlage direkt die Pyramidenflanke hinaufgezogen.
Wie wurde das Pyramidion
bis zur Pyramidenspitze transportiert?
West-Ost-Schnitt des Giza-Plateaus durch Mittelpunkt der
Cheops-Pyramide. Gradangaben
= ungefähre Steigung, die von den Schlitten zu überwinden sind
(nur nach Zeichnung ausgerechnet). Höhenangaben in Meter über
Meer (nach GPMP).
Vermutliche Bauabfolge der Cheops-Pyramide
Höhe aller
Steinschichten der Cheops-Pyramide
Erste Bautätigkeit auf dem Giza-Plateau:
- Vermessung
und Ausrichtung (als Hilfe zur Ausrichtung könnte unter anderem
die kleine Nebenpyramide
G1d gebaut worden sein)
- Glättung und Nivellierung
des äusseren Fundamentrahmens, Einmessung der Kanten und Ecken.
Für die Ecksteine wird ein eigenes Bett in den Fels gehauen, um
das Verschieben der Ecken durch den Diagonaldruck zu vermeiden [1].
Die Ecksteine werden verlegt.
- Risse und Karstlöcher und tieferliegende Flächen werden
aufgefüllt und falls nötig mit grossen Blöcken zugemauert,
um eine ebene Fläche für das Fundamentpflaster (aus Basalt)
der Pyramide vorzubereiten. Die Fundamentplatten werden mit einer leichten
Neigung von 2-3° nach innen verlegt [1].
- In der Mitte wird der Fels stehengelassen, aber terassenförmig
soweit abgearbeitet, dass im Innern ein stufiger Felskern stehenbleibt
[1]. Dies ist sehr wichtig, da der Felskern ein
unterschiedliches Schwindverhalten hat, als die darauf
aufgebauten Steinblöcke. Wenn man das nicht berücksichtigt,
so entstehen Risse und Verschiebungen im Bauwerk. Deshalb müssen
die Steine mit dem Fels gut verzahnt werden, sogenannte Binder
werden verlegt, die tief in den Felsen hineinreichen.
- Erstellen des Bauhofs (Steinmetzwerkstatt, Steinlager, Magazine, Bauhütten)
und der Unterkünfte für die 4240 Arbeiter (siehe Berechnungen)
- Hilfsrampen mit Geleisen von den Steinbrüchen
und vom Hafen bis zum Fuss der Pyramide. Spätestens in dem Moment,
wo der zu überwindbare Steigungswinkel über 5° war wird
nur noch unter Einsatz der Seilrollenböcke gearbeitet (siehe Berechnungen
zu Reibung und Kraft).
- Ägyptologen gehen davon aus, dass zuerst mit dem Graben der Gänge
und Kammern im Felsuntergrund und erst dann mit dem Aufbau der Pyramide
begonnen wurde [1].

Bis 7 Meter Höhe:
Die Blöcke in den untersten 10 Steinlagen sind die
grössten - 1m mal 2.5m und 1-1.5m hoch und 6.5 - 10 Tonnen
schwer [2]. Sie werden um den Felsenkern
herumgebaut, der mindestens bis 7m Höhe aufragt.
Für
den Bau der ersten 7 Meter kann noch keine Gleisanlage auf die Flanke
gebaut werden, da die Schlitten zu lang sind, um sie beim Start
zu positionieren. Deshalb muss hier eine Hilfsrampe gebaut werden.
Sie kann jedoch viel steiler sein - zum Beispiel 30° mit einer
Länge von 12 Metern - als solche Rampen üblicherweise
vorgeschlagen werden, da Dank einer Seilrollenstation, die auf der
Kante installiert ist, auch Steigungen von über 10° leicht
zu überwinden sind.

Bis 10 Meter Höhe:
Franz Löhner geht jedoch davon aus, dass sich spätestens
für den Bau der 7ten oder 8ten Steinschicht lohnte (Höhe
≈ 8-9m), die Rampen wieder abzubauen und die
Schlitten direkt mit Hilfe der Seilrolle die Flanke hochzuziehen.
Zwar muss der Übergang
von der Ebene zu den 52° der Flanke gut geplant werden,
aber er ist machbar.
Es war wohl ökonomisch, dass in der ersten
Phase an allen vier Seiten der Pyramide gearbeitet wurde (so
auf Illustration eingezeichnet), denn hier mussten die meisten und
die grössten Kalksteinblöcke verbaut werden (30% der Gesamtmasse
in den ersten 15 Metern [1]). Aber auch mit
insgesamt nur 5 Gleisanlagen ist die Pyramide in unter 20 Jahren
beendet.
Die äusseren
Steine der Pyramide werden in den Tura-Steinbrüchen schon
auf die richtige Schräge zugehauen, dann die Pyramide hinauf
transportiert und jeweils bereits geglättet, während die
Steinschicht noch verlegt wird.

Bis 37 Meter Höhe:
Die Errichtung der ersten 30m der Pyramide ist die arbeitsintensivste
Zeit, da über 50% der Baumasse [1] verarbeitet
wird, also über 3 Millionen Tonnen Steine. Auf der Südseite
der Pyramide sind 5 Seilrollenstationen parallel installiert (bezw.
an allen 4 Seiten je fünf Gleisanlagen). Nun sind je 2 Doppelmannschaften
pro Schleppweg im Einsatz und es werden vor allem grössere
Steinblöcke verarbeitet [2]. Man rechnet
mit 2.5 bis 3 Tonnen-Steinblöcken in den meisten Schichten
[6].
Der Eingang wird gebaut und die Grosse
Galerie wird begonnen und gleichzeitig werden die äusseren
Steine geglättet. Für die riesigen Granitblöcke
von bis zu 50 Tonnen wird wahrscheinlich auf der Ost- oder Nordseite
der Pyramide ein Schwerlastenaufzug
mit Gegengewichten eingerichtet, der vom Hafen her kommt und an
der Pyramidenflanke hinaufführt.
Gerade in dieser Bauphase sollten alle vier Seiten der
Pyramide für den Transport der Blöcke verwendet werden
(= 20 Gleisanlagen), denn so kann die Pyramide bedeutend schneller
erstellt werden. Anstatt in 20 Jahren ist es durchaus möglich,
die Pyramide in 10 bis 15 Jahren zu bauen.

Die Fertigstellung der Königskammer:
Da nun bedeutend weniger Arbeiter gebraucht werden, werden
die Gleisanlagen auf 3 Stück reduziert. Jede Gleisanlage hat
eine Seilrollenstation alle 35 Höhenmeter und eine weitere
jeweils an der Kante zum Plateau.
Auf 50m Höhe sind 82% der Baumasse verbaut [1].
Die Königskammer
und die Grosse Galerie sind fast fertig gestellt (der Boden
der Kammer befindet sich auf einer Höhe von 43.03m [3]).
Auf 70m sind auch die Entlastungskammern fertig gebaut, der letzte
Granitbalken hinauftransportiert und nun kann der Schwerlastenaufzug
entfernt werden.

100 Meter Höhe erreicht:
Nun wird vor allem der Bau der Tempelanlagen und des Aufweges
vorangetrieben und wahrscheinlich der Bau der Satellitenpyramiden
begonnen. Auf 100m Höhe sind bereits 97% der Baumasse verbaut
[1]. Es werden nun bedeutend kleinere und
damit auch leichtere Steinblöcke verwendet, die etwa 1m mal
1m und 0.5m hoch und etwa 1.3 Tonnen schwer sind [2].
Die Gleisanlagen werden ab 70m auf ein einziges Geleise reduziert,
welches 89m lang ist. Immer noch sind alle 30-37m links und rechts
Seilrollenböcke verankert und eine weitere Seilrollenstation
steht an der Kante.

Bau der letzten Meter der Cheops-Pyramide:
Auf etwa 130m ist noch eine Gleisanlage mit 4 hintereinander
geschaltete Seilrollenstationen im Betrieb. Dabei wird darauf geachtet,
dass die Übergänge von der einen zur nächsten Schleppmannschaft
möglichst reibungslos gestaltet wird (kein erneutes "Anfahren"
der Schlitten und damit Überwindung der Haftreibung).
Gleichzeitig wird nun intensiv an den Tempelanlagen und dem Aufweg
gearbeitet, damit diese gleichzeitig mit der Pyramide fertiggestellt
werden können.

Die Spitze der Cheops-Pyramide:
Dank
den Seilrollen können die letzten Meter ohne Schwierigkeiten gebaut
werden. Für die letzten Steinschichten sind die Ecksteine mit grosser
Präzision zugehauen worden und die andern Steine werden besonders
gut miteinander verzahnt. Ausserdem bestanden die letzten 10m der Pyramide
eventuell nur aus weissen Tura-Steinen [1].
Für das Aufsetzen des Pyramidion
wird das Plateau ganz oben völlig frei geräumt und einen Meter
unterhalb eine Arbeitsbühne erstellt. Die Seilrollenböcke sind
etwas abgesetzt vom Pyramidenplateau auf Spezial-Steinen installiert.
Diese Seilrollenstation ist die letzte einer Serie, die in etwa 30-37m
Abstand auf der Pyramidenflanke verankert sind.
Das Pyramidion kann nun in einer kontinuierlichen Bewegung von unten
bis oben hochgezogen werden - eine Strecke von 186m. Dann wird das Pyramidion
auf die Spitze aufgesetzt. Die Glättung
der Steine ist abgeschlossen (jediglich die wenigen vorstehenden Bossen,
die zur Verankerung
der Seilrollenböcke stehengelassen wurden, müssen noch abgemeisselt
und geglättet werden) und die Arbeitsbühnen werden entfernt.
Es kann davon ausgegangen werden, dass mit den Methoden von Franz Löhner
nach dem Aufsetzen des Pyramidions keine weiteren Bauetappen nötig
waren.

Das heisst, es ist durchaus vorstellbar, dass alle Steine
der Aussenfläche fertig geglättet wurden und als krönender
Abschluss, wohl im Rahmen eines sakralen Akts, dann der Pyramide
das Pyramidion aufgesetzt wurde!
Lesen Sie dazu die schöne Beschreibung vom Aufsetzen des Pyramidions
im Buch "Der Bau der Cheops-Pyramide" Seiten 189ff von
Heribert Illig und Franz Löhner.
Benötigte Arbeiter
Durch den Einsatz von Gleisen und Seilrollenstationen braucht es für
den Pyramidenbau keine unübersichtliche Herrscharen von Arbeitern
und Schleppern. Dr. Heribert Illig und Franz Löhner kommen auf eine
Gesamtzahl von 6'700 Mann, die zum Bau der Cheops-Pyramide gebraucht
wurden (inkl. Vorbereitung und Planung, Steinbrüche, Schiffstransport,
Landtransport, Pyramidenbau etc.). Dies waren zum Grossteil Meister ihres
Faches, Steinmetze, Steinbrecher, Schmiede, Fährschiffer, Schreiber
und Aufseher, die etwas von ihrer Abeit verstanden und sie unter einer
fachkundigen Bauleitung ausübten und nicht ungelernte Arbeiter oder
gar Sklaven. Die Zahl von 6700 Arbeitern ist natürlich eine Überschlagsrechnung,
beruht aber auf relativ genauen Schätzungen.
Berechnung der Anzahl Beschäftigter
für den Bau der Cheops-Pyramide
Unfallrisiko
beim Arbeiten auf der Pyramidenflanke
Quellen
[1] R. Stadelmann Die
grossen Pyramiden von Giza / Die Ägyptischen Pyramiden
[2] D. Arnold Building in
Egypt
Die Blöcke haben eine durchschnittliche Grösse von 127 x 127
x 71cm, was ein Gewicht von 2.9 Tonnen ergibt. Mehr Informationen.
[3] D. Arnold Lexikon der
Ägyptischen Baukunst
[4] P. Janosi Die Pyramidenanlagen
der Königinnen
[5] G. Goyon Die Cheops-Pyramide
[6] V. Maragioglio und
C. Rinaldi Architettura delle Piramidi Menfite. Le grande piramide
di Cheope
www.cheops-pyramide.ch
Copyright 2006 Franz Löhner und Teresa Zuberbühler