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

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.

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

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