Die römischen Kräne
Ein Kran wird in der Mehrzahl als Krane oder Kräne bezeichnet. Dabei wird Kräne üblicherweise als umgangssprachlich, Krane als fachsprachlich angesehen.
Die Bezeichnung ist abgeleitet von alt-griech. ὁ γέρανος → der Kranich. Als Kran bezeichnet man eine manuell oder durch Motoren betriebene Einrichtung zur vertikalen und horizontalen Verladung von Lasten. Er wurde auch zu Montage-, Fertigungs-, sowie im Hochbau eingesetzt.
Eine besonders wichtige Rolle spielten Kräne im Bauwesen der Römer. Durch die enorme Bautätigkeit und wegen der riesigen Ausmaße waren Kräne unbedingt erforderlich. Die Römer übernahmen den Kran von den Griechen und entwickelten ihn weiter.
Der einfachste römische Kran war ein Drei-Rollen-Zug, der entsprechend Trispastos genannt wurde und aus Hebebaum, Haspel, Seil und einem Flaschenzug mit drei Rollen bestand, was einem Übersetzungsverhältnis von 3 zu 1 entspricht.
Berechnungen zufolge konnte mit dem Trispastos ein einzelner Arbeiter an der Haspel – unter der Annahme, dass 50 kg den maximalen Krafteinsatz darstellen, den ein Mann über einen längeren Zeitraum ausüben kann – ein Gewicht von 150 kg heben (3 Rollen à 50 kg = 150 kg).
Schwere Krantypen besaßen komplexere Flaschenzüge mit fünf Rollen (Pentaspastos) oder im Fall des größten Krans sogar drei mal fünf Rollen (Polyspastos) und hatten je nach Maximalbelastung zwei, drei oder vier Hebemaste.
Der Polyspastos konnte im Haspelbetrieb mit vier Mann bereits 3.000 kg heben (3 Seile × 5 Rollen × 4 Männer × 50 kg = 3.000 kg). Wurde die Haspel durch ein Tretrad ersetzt, verdoppelte das Höchstgewicht sich sogar auf 6.000 kg bei halber Besatzung, da das Tretrad dank seines größeren Durchmessers eine wesentlich größere Übersetzung hat.
Das bedeutet, dass die maximale Hebekraft des römischen Polyspastos mit 3.000 kg pro Person sechzigmal größer war als beim Bau der Pyramiden, wo es ungefähr 50 Arbeiter bedurfte, einen 2,5 Tonnen schweren Steinblock die Rampe hoch zu bewegen (50 kg pro Person).
Archäologische Indizien weisen darauf hin, dass die Römer die technische Fähigkeit besaßen, noch deutlich größere Lasten vertikal zu transportieren, denn bei zahlreichen römischen Bauten finden sich in höherer Lage weitaus schwerere Steinblöcke, als sie der Polyspastos bewältigen könnte.
So wiegen z. B. die Architrave des Jupiter-Tempels in Baalbek, die sich ca. 19 m über dem Boden befinden, jeweils bis zu 60 t und die Blöcke des Eckgesims sogar über 100 t, während der 53,3 t schwere Kapitellblock der Trajanssäule in Rom auf eine Höhe von ca. 34 m gehievt wurde.
Man nimmt an, dass römische Ingenieure diese außergewöhnlichen Lasten durch zwei Maßnahmen bewältigen konnten:
Erstens wurde, wie von Heron vorgeschlagen, ein hölzerner Hebeturm errichtet, dessen vier Seiten die Form eines Quadrats mit parallelen Seiten besaßen, einem Belagerungsturm nicht unähnlich, aber mit der Säule in der Mitte der Konstruktion (Mechanica 3, 5).
Zweitens wurde eine Vielzahl von Ankerwinden zu Füßen des Turms platziert, die mit Mannschaften besetzt wurden. Ankerwinden genossen trotz ihres kleineren Hebelverhältnisses den Vorzug vor Treträdern, weil sie in größerer Menge aufgestellt und von mehr Arbeitern (und darüber hinaus Zugtieren) bedient werden konnten.
Der Einsatz von Ankerwinden wird von Ammianus Marcellinus (17, 4, 15) beim Aufrichten des Obelisco Lateranense im Circus Maximus (ca. 357 n. Chr.) beschrieben.
Die maximale Hebekapazität antiker Ankerwinden kann durch die Anzahl der Lewiseisenlöcher bestimmt werden, die in den Monolithen gebohrt wurden.
Im Fall der Architravblöcke von Baalbek, die zwischen 55 und 60 t wiegen, lassen jeweils acht Löcher auf den Einsatz ebenso vieler Ankerwinden mit einer individuellen Höchstlast von 7,5 t schließen (60 t / 8 Löcher = 7,5 t).
Solch große Lasten in einer konzertierten Aktion hoch zu heben, erforderte von den Arbeitsgruppen an den Ankerwinden ein hohes Maß an Konzentration und Koordination.
Quellen: de.wikipedia.org; leifiphysik.de; paxaugusta.ch;