Das Kapitell der Trajanssäule wiegt rund 53 t. Die römischen Baumeister mussten den Marmorblock etwa 34 m in die Höhe bewegen und dort millimetergenau absetzen. Hydraulikkräne, Stahlseile oder Elektromotoren standen ihnen nicht zur Verfügung. Sie arbeiteten mit Holz, Hanfseilen, Rollen, Winden – und sehr vielen Menschen.
Ein gewöhnlicher römischer Baukran hätte für eine solche Last nicht ausgereicht. Wahrscheinlich entstand rund um die Säule ein mächtiger Hebeturm. Mehrere Mannschaften mussten ihre Winden so gleichmäßig bedienen, dass kein Seil überlastet wurde und der Marmorblock nicht zu pendeln begann. Wie dieses System genau aussah, ist nicht überliefert. Antike Texte, Reliefs und Spuren an den Steinen zeigen jedoch, welche Technik grundsätzlich zur Verfügung stand.
Das Kapitell der Trajanssäule wiegt rund 53 t. Römische Baumeister mussten den Marmorblock vermutlich mit einem System aus Hebeturm, Rollen, Seilen und mehreren Winden in etwa 34 m Höhe bringen.
Römische Kräne bestanden überwiegend aus Holz. Vollständige Maschinen haben deshalb nicht überdauert. Archäologen fanden lediglich einzelne Rollen, Seilreste, Metallbeschläge und Anschlagspuren an Werksteinen. Das Wissen über die Hebetechnik stammt vor allem aus schriftlichen und bildlichen Quellen.
Die wichtigste Beschreibung lieferte der römische Architekt Vitruv im ersten Jahrhundert v. Chr. Im zehnten Buch seines Werks De architectura erläutert er mehrere Hebemaschinen. Sie bestanden aus einem oder mehreren langen Holzbalken, Rollenblöcken, Seilen und einer drehbaren Welle. Abspannseile stabilisierten das Tragwerk. Fehlten feste Anschlagpunkte, sollten die Arbeiter laut Vitruv schräge Pfähle in den Boden treiben und die Seile daran befestigen.
Eine zweite zentrale Quelle ist ein Marmorrelief aus dem Grabmal der Haterier in Rom. Es entstand um die Wende zum zweiten Jahrhundert n. Chr. und zeigt neben einem Gebäude einen großen Kran. Zu erkennen sind zwei zusammenlaufende Masten, mehrere Seile und ein Tretrad mit Arbeitern. Das Relief befindet sich heute in den Vatikanischen Museen.
Die Darstellung ist allerdings keine technische Zeichnung. Proportionen und Seilführungen sind verkürzt. Rekonstruktionen müssen deshalb die Bildquelle mit Vitruvs Beschreibung und den erhaltenen Bearbeitungsspuren an römischen Bauten verbinden.
Rollen verringerten die notwendige Zugkraft
Das Grundprinzip unterschied sich kaum von einem heutigen Flaschenzug. Ein Seil verlief mehrfach zwischen einem oberen festen und einem unteren beweglichen Rollenblock. Die Last verteilte sich dadurch auf mehrere tragende Seilabschnitte.
Je mehr Seilabschnitte den beweglichen Block hielten, desto geringer fiel theoretisch die notwendige Zugkraft aus. Dafür musste die Mannschaft einen entsprechend längeren Seilweg zurücklegen. Reibung in den Rollen, Verformungen des Seils und Verluste an den Lagern schmälerten den Vorteil zusätzlich.
Vitruv beschreibt Anlagen mit mehreren übereinander angeordneten Rollen. Bei einer Variante zogen drei Arbeitsgruppen direkt an drei Seilen. Andere Bauformen nutzten eine Welle, auf der sich das Zugseil aufwickelte. Arbeiter drehten sie mit langen Hebelstangen.
Für größere Lasten ließ sich die Welle mit einem Tretrad verbinden. Menschen liefen im Inneren des Rades und brachten es durch ihr Körpergewicht in Bewegung. Weil der Durchmesser des Tretrades deutlich größer war als der Durchmesser der Seiltrommel, entstand eine weitere mechanische Übersetzung.
Ein Tretradkran hob mehrere Tonnen
Wie leistungsfähig solche Kräne waren, lässt sich nur näherungsweise berechnen. Die Tragfähigkeit hing nicht allein von der Zahl der Arbeiter ab. Ebenso wichtig waren der Durchmesser des Tretrades, die Zahl der Rollen, die Festigkeit der Seile, die Reibungsverluste und die Abmessungen des Holztragwerks.
Eine häufig zitierte Modellrechnung für einen Kran nach Art des Haterier-Reliefs geht von einem 6 m großen Tretrad, einer 1 m starken Seiltrommel, einem dreifachen Rollenblock und fünf Arbeitern aus. Unter diesen Annahmen ließen sich rund 6,2 t etwa 13 m hochheben. Eine in Deutschland gebaute Rekonstruktion war gut 10 m hoch und für höchstens 5 t ausgelegt.
Solche Werte dürfen nicht als allgemeine Leistungsangabe für „den römischen Kran“ verstanden werden. Je nach Konstruktion konnten die Maschinen kleiner oder größer ausfallen. Vor allem konnten römische Baumeister mehrere Hebezeuge und Winden zu einem gemeinsamen System verbinden.
Die häufig verbreitete Behauptung, zwei Arbeiter hätten mit einem Tretrad ohne Weiteres 6 t angehoben, greift daher zu kurz. Ohne genaue Angaben zu Seilführung, Rollenzahl und Raddurchmesser ist die Zahl technisch wertlos.
Eisenteile griffen in den Stein
Eine weitere Herausforderung bestand darin, den Stein sicher am Kran zu befestigen. Seilschlingen waren nicht immer geeignet. Sie mussten nach dem Absetzen unter dem Block hervorgezogen werden und konnten an scharfen Kanten beschädigt werden.
Vitruv beschreibt eiserne Greifer, deren Spitzen in vorbereitete Löcher im Stein eingriffen. Der Zug des Krans presste die Greifer gegen die Lochwände und hielt den Block fest.
Für besonders schwere Werkstücke kamen vermutlich sogenannte Wolfseisen zum Einsatz. Dabei handelte es sich um mehrteilige Metallanker, die in eine nach unten breiter werdende Aussparung auf der Oberseite des Steins eingesetzt wurden. Unter Zug verkeilten sich die Teile in der Öffnung.
An den Blöcken der Trajanssäule sind entsprechende Anschlagspuren erhalten. Die Archäologin und Bauhistorikerin Lynne Lancaster geht davon aus, dass bei den schwersten Werkstücken bis zu acht Wolfseisen gleichzeitig eingesetzt wurden. Jedes Eisen war über ein eigenes Seil mit dem Hebesystem verbunden. Die Last verteilte sich damit auf mehrere Anschlagpunkte.
Diese Aufhängung von oben hatte einen entscheidenden Vorteil: Die Unterseite blieb frei. Der Block ließ sich direkt auf den darunterliegenden Stein absenken.
Die Trajanssäule sprengte die Grenzen gewöhnlicher Kräne
Die Trajanssäule in Rom besteht aus 29 großen Blöcken aus Luna-Marmor, der aus dem Gebiet des heutigen Carrara stammt. Die Werkstücke wiegen nach Lancasters Berechnungen zwischen 25 und 77 t. Die schwersten Sockelblöcke blieben zwar in Bodennähe, doch auch die höher eingebauten Teile erreichten enorme Massen.
Der unterste Block des eigentlichen Säulenschafts wiegt etwa 55 t. Das rund 53,3 t schwere Kapitell musste ungefähr 34 m hochgehoben werden. Ein Tretradkran nach Art des Haterier-Reliefs wäre dafür deutlich zu klein gewesen.
Antike Texte zeigen, dass für außergewöhnlich schwere Lasten größere Konstruktionen bekannt waren. Heron von Alexandria beschrieb einen Hebeturm aus vier senkrechten Masten, der für sehr große Gewichte vorgesehen war. Lancaster nutzt diese Beschreibung als Grundlage für ihre Rekonstruktion der Baustelle der Trajanssäule.
Vermutlich stand ein Hebeturm um die Säule
Lancasters Modell sieht keinen einzelnen Kran mit Ausleger vor. Stattdessen umgab ein rund 40 m hohes Holzgerüst die wachsende Säule. Im Inneren befanden sich vermutlich zwei Schächte.
Im ersten Schacht wurde der Marmorblock senkrecht nach oben gezogen. Auf einer belastbaren Zwischenebene ließ er sich anschließend waagerecht verschieben. Danach sank er im zweiten Schacht auf seine endgültige Position herab. Das Holztragwerk musste also nicht nur die vertikale Last tragen. Es musste auch Platz für den seitlichen Transport bieten und Windkräfte aufnehmen.
Dass ein solcher Doppelschacht tatsächlich existierte, ist nicht archäologisch bewiesen. Er löst jedoch ein konkretes Problem: Ein Block konnte nicht einfach über der Säule hängen und seitlich eingeschwenkt werden. Er musste angehoben, über die bereits fertiggestellten Bauteile bewegt und anschließend kontrolliert abgesenkt werden.
Lancaster nimmt acht Winden an, die außerhalb des Turms aufgestellt waren. Von jeder Winde führte ein langes Seil über Rollen zu einem Wolfseisen im Marmorblock. Die Winden könnten von Menschen und Zugtieren angetrieben worden sein.
Acht Winden mussten gleichzeitig arbeiten
Mit der Zahl der Winden wuchs nicht nur die Hubkraft, sondern auch das Risiko. Zog eine Mannschaft schneller als die übrigen, verteilte sich die Last ungleichmäßig. Einzelne Seile, Rollen oder Anschlagpunkte konnten überlastet werden.
Wie die Römer ihre Mannschaften koordinierten, ist nicht bekannt. Lancaster zieht deshalb den Transport des vatikanischen Obelisken im Jahr 1586 als technischen Vergleich heran. Der Baumeister Domenico Fontana verwendete ebenfalls Holzgerüste, Hanfseile, Rollen und mehrere Winden. Er ließ die Seilspannung regelmäßig prüfen und steuerte die Mannschaften mit akustischen Signalen.
Der Renaissancebau beweist nicht, dass die Römer genauso vorgingen. Er zeigt jedoch, welche Schwierigkeiten bei einem vormodernen Schwerlasthub auftreten: lange Seile, ungleiche Zugkräfte, schwankende Lasten und die notwendige Abstimmung vieler Arbeitsgruppen.
Auch die Seile setzten Grenzen. Lancaster berechnet, dass für den 55-t-Block acht Seile und acht Winden erforderlich gewesen sein könnten. Bei mehrfach eingescherten Rollen wären Seillängen von mehreren Hundert Metern notwendig gewesen. Die Haltbarkeit der Hanfseile und ihre sichere Führung auf den Winden waren damit ebenso wichtig wie die Tragfähigkeit des Holzgerüsts.
Das Absetzen verlangte höchste Präzision
War der Block oben angekommen, begann der schwierigste Teil. Er musste genau auf den darunterliegenden Stein gesetzt werden. Metallene Dübel verbanden die einzelnen Marmorblöcke. Der schwebende Block musste so geführt werden, dass die Dübel in die vorbereiteten Öffnungen glitten.
Ein seitlicher Versatz hätte die Dübel beschädigen oder den Stein an einer Kante aufsetzen lassen. Gleichzeitig durfte die Last nicht an den Seilen pendeln. Arbeiter mussten deshalb die Winden langsam und möglichst gleichmäßig lösen. Führungsseile dürften dabei geholfen haben, den Block zu stabilisieren.
Die Leistung der römischen Baumeister lag somit nicht in einer einzelnen spektakulären Maschine. Sie kombinierten Rollen, Winden, Seile, Anschlagmittel und Holzkonstruktionen zu einem abgestimmten Hebesystem. Bei kleineren Lasten genügte ein Tretradkran. Bei mehr als 50 t wurde die gesamte Baustelle zur Maschine.
Nach einem Bauingenieurstudium und einer Ausbildung zum Online-Redakteur folgten 10 Jahre als bautechnischer Redakteur bei einer Internet-Agentur. Dort hat er zum Beispiel ein Baulexikon mit über 15.000 Begriffen aufgebaut, das zeitweise auch von OBI genutzt wurde. Eine Auskopplung davon mit speziellen Begriffen rund um den Fertighausbau ist noch auf fertighaus.de zu finden.
Es folgten 10 Jahre als Webtexter beim wohl größten Bad-Onlineshop Deutschlands. Dort war er dafür zuständig, dass die Seite für alle Begriffe rund ums Badezimmer (und Leuchten) gut bei Google rankt. Außerdem war er dort verantwortlicher Redakteur für das Magazin.
Aktuell arbeitet er als Redakteur beim VDI Verlag. Dort kümmert er sich um all die technischen Themen, die Ingenieure interessieren. Schwerpunkt ist Bauen. Außerdem übernimmt er Aufgaben als CVD und im Bereich SEO.
Seit 2012 betreibt er bauredakteur.de und schreibt hier über Themen rund um Bauen, Wohnen, Einrichten und Garten.
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