Das große Buch der Bagger und Baumaschinen E-Book

Albert Mößmer

• Herausgeber: GeraMond Verlag
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2023

Seitenzahl: 293

Beschreibung

Ohne sie ist unsere Gegenwart nicht zu begreifen. Die Bagger und anderen Baumaschinen trugen und tragen dazu bei, unsere Welt zu gestalten. Schnell und effektiv entstehen mit ihrer Hilfe Straßen und Schienenwege, Häuser und Kanäle ... Sie faszinieren jeden auf individuelle Weise. Albert Mößmer stellt in diesem Band Historie und Gegenwart dieser Geräte vor, die nahezu jeden in ihren Bann ziehen können, weil sie Kraft und Größe ausstrahlen. Aber auch die Funktionalität und Technik wird mit vielen Bildern erläutert.

Leseprobe

Albert Mößmer

Das große Buch der

BAGGER UNDBAUMASCHINEN

INHALT

Vorwort

1. Teil: Grundlagen und Anfänge

Die ersten Baumeister: Von der Steinzeit bis zur Antike

Exkurs: Marcus Vitruvius Pollio

Kraftquellen: Mensch, Tier und Natur

Exkurs: Die industrielle Revolution

Exkurs: Ziegelsteine

Heißer Dampf: Die Entdeckung der Dampfkraft

Exkurs: Mittelalterliche Bautechnik

Verbrennungsmotoren: Vom Gas zum Diesel

Exkurs: Der Elektromotor

2. Teil: Bagger und andere Baumaschinen

Bagger

Grader

Scraper

Planierraupen

Lader

Krane

Walzen

3. Teil: Hersteller

Atlas

Exkurs: Terex

Case

Caterpillar

Exkurs: Perkins

Exkurs: Giganten auf Gummibändern

JCB

Exkurs: Vibromax

Liebherr

New Holland

Orenstein & Koppel

Wacker Neuson

Japans Bagger

Impressum undBildnachweis

VORWORT

Helfer am Bau

Die Bauwirtschaft gehört zu den Schlüsselbranchen moderner industrialisierter Länder. In schnell industrialisierenden Staaten wie China spielt sie sogar eine zentrale Rolle. Ohne die Bauwirtschaft gäbe es weder Gebäude noch eine Infrastruktur. Die menschliche Zivilisation wäre nur auf einer primitivsten Stufe möglich.

Tatsächlich ist die Bauwirtschaft so alt wie die sesshafte menschliche Lebensweise selbst, nämlich etwa 13.000 Jahre. Zu Beginn dieses Zeitraums begannen einige Menschen damit, ihr Leben als herumziehende Jäger und Nahrungssammler aufzugeben. Sie blieben an Orten, wo sie den Boden bebauen und Behausungen errichten konnten. Während man vorher dem Wild gefolgt war, um es zu erlegen, sowie Bäume, Sträucher und anderes Gewächs nach Essbarem durchsucht hatte, ging es nun darum, den Boden aufzureißen, um in den Furchen Saatgut abzulegen und zur rechten Zeit die Ernte einzuholen. Darüber hinaus war aber nun auch Baumaterial nötig: Holz, Äste, Steine, Lehm, Schilf und Stroh. Der Mensch nutzte alles, was ihn vor den Unbilden der Witterung schützen konnte. Dies war aber erst der Anfang. Zäune mussten gebaut werden, um die domestizierten Tiere am Weglaufen zu hindern, und Wege mussten angelegt werden, um die wachsenden Siedlungen miteinander zu verbinden und den Austausch von Waren zu ermöglichen. An die Stelle des Umherstreifens trat der Verkehr. Mit der wachsenden Bevölkerung entwickelten sich Ortschaften zu Städten.

Um die Arbeit zu bewältigen, die eine Folge der Bautätigkeit war, gingen die Menschen dazu über, Hilfsmittel zu nutzen. Dazu gehörten allen voran die tierische Arbeitskraft sowie, wo dies möglich war, Wind und Wasser. Man benutzte Stangen, um mittels der Hebelwirkung schwere Gegenstände hochzustemmen, und ein früher Erfinder verwendete einen Baumstamm zum Errichten eines ersten Krans, an dem Lasten hochgezogen werden konnten. Im Laufe der Zeit wurden die Hilfsmittel komplexer. Aus einfachen Vorrichtungen wurden Geräte und Maschinen, und als Antrieb dienten schließlich nicht mehr Pferde und Ochsen, sondern die Dampfkraft und schließlich Verbrennungsmotoren.

Zu den wichtigsten und bekanntesten Maschinen im Baubereich gehört der Bagger, der vor allem dazu benutzt wird, um Erde, Schüttgut und anderes Material zu lockern, zu transportieren, aufzuladen oder einfach zu schieben. Bagger gibt es in sehr unterschiedlichen Ausführungen, und auch die Werkzeuge, mit denen diese Maschinen ihre Aufgaben verrichten, stehen in verschiedenen Formen und Arten zur Verfügung. Dazu gehören Löffel, Schaufeln, Schilde, Greifer, Hydraulikhämmer und vieles mehr.

In diesem Buch soll die Entwicklung der Bagger und anderer Baumaschinen in drei Teilen dargestellt werden. Der erste Teil ist eine Art Vorgeschichte. Er zeigt die Entstehung der ersten Bauhilfsmittel und -maschinen sowie die Entwicklung der Antriebsquellen, ohne die der Betrieb von Maschinen wie dem Bagger nicht möglich wäre.

Im zweiten Teil werden die wichtigsten Baumaschinen vorgestellt, wobei hauptsächlich der Bagger in seinen verschiedenen Formen und Varianten beschrieben wird.

Der dritte Teil handelt von den bedeutendsten Unternehmen, deren Maschinen auf mitteleuropäischen Baustellen anzutreffen sind. Die Geschichte dieser Unternehmen und ihrer Gründer zeigt zugleich das Entstehen und die Entwicklung der Baumaschinenbranche und -technik. In diesem Wirtschaftsbereich wimmelt es von Unternehmen – von regionalen spezialisierten Firmen bis zu den Global Playern, deren weltweiter Umsatz viele Milliarden Dollar beträgt. Vor allem in Ostasien sind in letzter Zeit einige schnell wachsende Baumaschinenhersteller entstanden. Sie spielen jedoch in Europa vorerst eine geringe Rolle, weswegen sie auch in diesem Buch aus Platzgründen nicht in die Auswahl mit aufgenommen wurden.

Bei der Lektüre des Buches wünsche ich viel Freude!

Albert Mößmer

1. TEIL: GRUNDLAGEN UND ANFÄNGE

Die menschlichen Behausungen waren in der Urzeit noch einfach. Man bewohnte Höhlen oder errichtete Hütten aus dem vorhandenen Material, das heißt aus Ästen und Zweigen. Das Werkzeug bestand aus Steinen, Holz und Knochen. Mit der Sesshaftwerdung entstanden die ersten festen Gebäude, Siedlungen, Städte und schließlich monumentalen Bauwerke, von denen man einige noch heute bestaunen kann. Mit den Bauten entwickelten sich auch das Bauhandwerk und die Werkzeuge der Handwerker – und schließlich die ersten Baumaschinen.

Die Nutzung der Dampfkraft war revolutionär. Sie löste tierische und menschliche Arbeitskraft ab und ermöglichte Einsätze, die vorher nicht möglich waren, wie den Antrieb von Fahrzeugen, die eine ganze Reihe schwer beladener Wagen schleppen konnten.

Die fahrbaren Dampfmaschinen, Lokomobilen genannt, wurden anfangs an Einsatzorte gezogen, wo ander Maschinen antrieben. Im Laufe der Zeit wurden sie zu selbstständigen Fahrzeugen weiterentwickelt.

DIE ERSTEN BAUMEISTER: VON DER STEINZEIT BIS ZUR ANTIKE

Die Pyramiden von Gizeh sind auch heute noch beeindruckend. Wenn man bedenkt, dass sie vor etwa dreieinhalb Jahrtausenden errichtet wurden, wird das ungeheure Ausmaß dieser Meisterleistung klar.

Die menschlichen Behausungen waren in der Urzeit noch einfach. Man bewohnte Höhlen oder errichtete Hütten aus dem vorhandenen Material, das heißt aus Ästen und Zweigen. Das Werkzeug bestand aus Steinen, Holz und Knochen. Mit der Sesshaftwerdung entstanden die ersten festen Gebäude, Siedlungen, Städte und schließlich monumentalen Bauwerke, von denen man einige noch heute bestaunen kann. Mit den Bauten entwickelten sich auch das Bauhandwerk und die Werkzeuge der Handwerker – und schließlich die ersten Baumaschinen.

Das Wesen mit dem Werkzeug

Die Benutzung von Werkzeug ist ein Charakteristikum, das den Menschen nicht nur vom Tier unterscheidet, sondern auch einen entscheidenden Einfluss auf seine Entwicklung genommen hat. Es stimmt zwar, dass auch andere Tierarten Werkzeuge gebrauchen. Die Sandwespe klopft zum Beispiel mit einem Stein den Sand fest, um so den Eingang zu ihrem Brutbau zu verschließen, und die Galapagos-Finken benutzen Stacheln, um mit ihnen in Spalten nach Nahrung zu suchen. Der Mensch aber formte nicht nur sein Werkzeug, sondern das Werkzeug formte auch ihn; er veränderte damit nicht nur seine Umwelt, sondern musste sich selbst dieser Umwelt anpassen. Es ist aus diesem Grund nicht abwegig, wenn man den Menschen als das Tier definiert, das Werkzeug gebraucht.

Zu den ersten Wesen, die von den Paläoanthropologen den Namen „Mensch“, nämlich „homo“, verliehen bekamen und wahrscheinlich zu unseren direkten Vorfahren zählen, gehörte der Homo habilis. Diese Spezies lebte vor etwa 2,3 bis 1,65 Millionen Jahren im östlichen und wahrscheinlich auch im südlichen Afrika. Als „geschickt“ (habilis) wird dieser Hominide bezeichnet, weil mit ihm die ersten hergestellten Steinwerkzeuge in größeren Mengen auftauchten. Dabei handelte es sich hauptsächlich um Messer, die Angehörige dieser Menschenart dadurch erzeugten, dass sie scharfe Splitter von kantigem Gestein mit Hilfe eines steinernen Schlagwerkzeugs wegschlugen. Diese bloß einen bis eineinhalb Meter großen Angehörigen der Gattung Mensch scheinen jedoch nur etwa sechshunderttausend Jahre überdauert zu haben, denn bereits vor 1,8 Millionen Jahren erschien der Homo erectus (aufrecht gehender Mensch), und zwar in der gleichen Gegend, in der auch sein Vorgänger lebte.

Zu den ersten Werkzeugen, die der Mensch selbst erzeugte, gehörten Keile und Messer aus Stein. Mit diesen Hilfsmitteln konnten andere Gegenstände bearbeitet werden.

Der vor etwa 1,8 Millionen Jahren auftauchende Nachfolger des Homo habilis, der Homo erectus, benutzte bereits Äxte und Messer aus Stein und bearbeitete sicherlich auch Holz. Er lernte, sich Unterkünfte zu bauen, und wohnte in Höhlen, um sich vor der Kälte zu schützen. In die Ära des Homo erectus fällt eines der bedeutendsten Ereignisse der Menschheitsgeschichte – der Beginn der Nutzung des Feuers. In dieser Zeit entstanden auch der Herd und die Behausung, in der sich der Herd befand – und mit ihnen nahm das Baugewerbe seinen Anfang, auch wenn es zu dieser Zeit noch keine Vorstellung von einem Gewerbe gab und die Bauten noch sehr einfach waren.

Circa 400.000 Jahre sind die Überreste eines steinzeitlichen Lagers alt, das in Südfrankreich entdeckt wurde. Die Behausungen hatten ursprünglich eine ovale Form und waren 8 bis 15 Meter lang sowie 4 bis 6 Meter breit. Sie bestanden aus Ästen und jungen Bäumen, die dicht nebeneinander in den sandigen Boden gesteckt waren. An der Außenseite sorgte ein Ring aus kleinen Felsen für Stabilität. In der Mitte der Hütte befand sich ein Pfahl, der das Dach hielt. Zum Graben dienten wahrscheinlich Grabstöcke mit gehärteten Spitzen sowie Messer und Äxte aus Kalk- und Flintstein. Am Bau dieser Hütten machte vermutlich die ganze Gemeinschaft mit, aber sicherlich gab es auch schon eine Art von „Baumeistern“, die ihr Wissen und ihre Erfahrung mit einbrachten, um bei der Errichtung des Lagers Fehler zu vermeiden und die Arbeit zu lenken.

So stellte sich der Illustrator Émile Bayard (1837–1891) den Umgang der Steinzeitmenschen mit dem Feuer vor. Das Feuer konnte sowohl überlebensnotwendig sein als auch in destruktiver Weise benutzt werden.

Lange Zeit lebte der Mensch in Harmonie mit der Natur. Er fand in seiner Umgebung nicht nur Nahrung, sondern wurde auch selbst manchmal zur Beute.

Der Erfindungsreichtum, die Sprache und die Kooperation ermöglichten es dem Menschen, sich vom Gejagten zum geschickten Jäger zu entwickeln.

Die ersten von Menschen errichteten Behausungen bestanden wahrscheinlich aus Ästen, Zweigen, Tierfellen und anderem Material, das in der Natur zu finden war.

Der Homo erectus überdauerte immerhin eineinhalb Millionen Jahre, bis ihm ebenfalls die Stunde schlug. Vor etwa 300.000 Jahren ließ die Evolution eine neue Menschenform auftreten, den Homo sapiens, der „vernunftbegabte Mensch“. Der Homo sapiens hat seinen Ursprung, wie seine Vorgänger, in Afrika, von wo er sich in mehreren Wellen über Asien und Europa ausbreitete.

Der Homo sapiens konnte dank seines größeren Verstandes bessere Werkzeuge und Waffen bauen. Auch die Unterkünfte boten mehr Schutz und Komfort. In den bewohnten Höhlen schufen die ersten Künstler ihre Wandzeichnungen. Mit Ästen und Fellen ließen sich Zelte aufstellen. Aber die umherschweifende Lebensweise behielt der Homo sapiens zunächst bei.

Sesshaftwerdung

Vor etwa 13.000 Jahren begannen Menschen, ihre Lebensweise als Jäger und Sammler (auch Wildbeuter genannt) aufzugeben und sich stattdessen als Viehzüchter und Ackerbauer niederzulassen. Die an den Küsten liegenden fruchtbaren und ressourcenreichen Landstriche waren die ersten Gebiete, in denen sich die steinzeitlichen Nomaden niederließen. Die neue Lebensweise ermöglichte es ihnen, pflanzliche Nahrung selbst anzubauen und zu ernten, statt sie in der Natur zu suchen. Mit Beginn der Viehzucht mussten die Tiere nicht mehr auf gefährlichen Jagden erlegt werden. Man konnte sie nun in Gefangenschaft heranwachsen lassen und zur geeigneten Zeit schlachten.

Mit der Sesshaftwerdung entstanden Häuser, Dörfer und Städte. Die Niedergelassenen begannen, sich zu spezialisieren und ihre Waren auszutauschen – der Handel war geboren. Vor allem Ägypten und der Fruchtbare Halbmond (das Gebiet an Euphrat und Tigris sowie am östlichen Rand des Mittelmeeres) scheinen die Vorreiter dieser Entwicklung gewesen zu sein.

Die sesshaften Menschen entwickelten neue Technologien. Dazu gehörte das Kupferschmelzen ab etwa 7000 v. Chr. Ab etwa 3000 bis 2000 v. Chr. erlernte man, Zinn zu gewinnen und Bronze durch die Legierung mit Kupfer zu erzeugen. Die Bronzewerkzeuge verdrängten die Messer, Schaber, Speer- und Pfeilspitzen aus Stein. Zu den Innovationen dieser Zeit gehörten das Rad sowie Pflüge, die von Ochsen gezogen wurden. Aber auch Fortschritte in der Architektur und Kunst, einschließlich der Erfindung der Töpferscheibe, und Textilien – Kleidung bestand hauptsächlich aus Wollartikeln wie Röcken, Kilts, Tuniken und Mänteln –, fielen in diese Zeit. Wohnhäuser verwandelten sich oft in sogenannte Rundhäuser, die aus einer kreisförmigen Steinmauer mit einem Stroh- oder Torfdach bestanden. Innen waren sie mit einem Kamin oder Herd ausgestattet. Mehr Dörfer und Städte begannen sich zu bilden.

Die ersten festen Behausungen waren noch sehr einfach. Das Feuer am Herd war bereits eine wichtige Einrichtung.

Der Fruchtbare Halbmond, von dem das Euphrat-Tal einen Teil bildet, gehörte zu den frühesten Regionen, in dem menschliche Siedlungen und Städte entstanden.

Durch die Verhüttung von Eisenerz erlernte man das härtere Metall zu gewinnen. Ab 1300 v. Chr. ist die Verwendung von Eisen in Kleinasien bei den Hethitern nachgewiesen. Zusammen mit der Massenproduktion von Eisenwerkzeugen und Waffen erlebte dieses Zeitalter noch weitere Fortschritte in der Architektur, mit Vierzimmerhäusern, von denen einige mit Ställen für Tiere ausgestattet waren, mit Hügelfestungen, königlichen Palästen, Grabmälern, Tempeln und anderen religiösen Bauten.

Steine, Gemäuer und der erste Kran

Auf den dänischen Altertumsforscher Christian Jürgensen Thomsen (1788–1865) geht die Einteilung der europäischen Urgeschichte anhand der verwendeten Materialien in drei Perioden zurück: Steinzeit, Bronzezeit und Eisenzeit. In der Bronze- und der Eisenzeit kam es bereits zu einer frühen Stadtplanung, bei der Häuserblocks entlang gepflasterter Straßen gebaut und Wassersysteme eingerichtet wurden. Als Baumaterial für die großen Gebäude und Mauern diente Sedimentgestein, wie Kalkstein, das man in Quaderblöcken aus Steinbrüchen gewann. Wegen des aufwendigen Transports des schweren Baumaterials nutzte man möglichst Steinbrüche, die nicht weit von der Baustelle entfernt waren. Die Blöcke, Säulen oder Säulentrommeln wurden meist im Steinbruch in die gewünschte Form gebracht.

Die Steinblöcke wurden oft über eine Rampe aus Erdreich in die vorgesehene Position an der Mauer gezogen. Seit ungefähr 525 v. Chr. kamen die ersten Krane zum Einsatz. Dabei handelte es sich um starke Baumstämme, die von Hebetauen aufrecht gehalten wurden. Zum Heben der Last wickelte man ein Seil um eine Winde, die mit einem Hebel gedreht wurde. Die Quadersteine wurden horizontal so gesetzt, dass sich die Fugen einer Reihe in der Mitte der darunterliegenden Quader befanden.

Selbst gigantische Mauern konnten oft Naturgewalten, wie Erdbeben, nicht widerstehen. Aber die Quader überdauerten die Jahrhunderte und konnten wiederverwendet werden, wie man zum Beispiel an der Stadtmauer von Jerusalem sieht.

Eine weitere bautechnische Innovation konnte bereits in den 12.000 Jahre alten Mauern von Jericho nachgewiesen werden, nämlich die Verwendung von Mörtel. Dieses Baumaterial bestand zu dieser Zeit noch aus Lehm und Ton. Bei den frühen ägyptischen Pyramiden wurde ebenfalls diese Art von Mörtel verwendet. Später gebrauchten die ägyptischen Pyramidenbauer eine Mischung aus Gips und Sand. In Babylon verwendete man dagegen im zweiten Jahrtausend v. Chr. Kalk und Bitumen.

Infrastruktur

In die Antike fiel auch der Ausbau der Infrastruktur, vor allem der Bau von Straßen, Brücken, Wasserleitungen, Abwasserkanälen und der Ausbau von Häfen. Während der Hochzeit des Römischen Reiches entstand ein dichtes Straßennetz, dessen Überreste in vielen Regionen Westeuropas auch heute noch sichtbar sind. Gepflasterte Verkehrswege wurden bereits von den antiken Griechen gebaut. Aber während sich die Straßen der Hellenen in die Landschaft schmiegten, um unnötige Brücken und Grabungen zu vermeiden, wollten die Römer eine Infrastruktur schaffen, die es den Legionen erlaubte, möglichst ohne Umwege und größere Steigungen an ihre Einsatzorte zu gelangen. So entstanden schnurgerade Straßen, die teils mit behauenen Steinen gepflastert und teils mit festgestampftem Sand bedeckt waren, Vertiefungen wurden aufgefüllt, Bäche, Flüsse und Schluchten mit Brücken überquert. Die Griechen benutzten noch eine einfache Technik, um Wasserläufe zu überbrücken: Sie errichteten einen Steindamm und ließen dabei schmale Öffnungen für den Wasserlauf frei. Diese Durchlässe wurden dann mit Hilfe anderer Felsen, aus denen man ein sogenanntes „Kragsteingewölbe“ bildete, überbrückt. Beispiele solcher Bauwerke sind die heute noch bestehenden und teilweise noch genutzten etwa 3300 Jahre alten Brücken von Arkadiko auf der griechischen Halbinsel Peloponnes.

Größere Säulen bestehen oft aus mehreren Teilen, sogenannten Säulentrommeln, wie dieses Exemplar im Apollo-Grannus-Tempel im bayerischen Faimingen. Sie sind dadurch leichter zu transportieren und aufzustellen.

Zu einem bedeutenden Fortschritt im Brückenbau kam es zur Römerzeit mit der Einführung von Rundbögen, mit denen es möglich war, erheblich größere Spannweiten zu überbrücken. Anfang des 2. Jahrhunderts christlicher Zeitrechnung errichteten römische Konstrukteure sogar eine 1100 Meter lange Brücke aus Stein und Holz über die Donau. 26 Pfeiler stützten das Bauwerk. Allerdings wurde die Donauüberquerung wenige Jahre später unter der Herrschaft Kaiser Hadrians aus Furcht vor einer Barbareninvasion wieder abgerissen.

Neben militärischen Zwecken boten die Straßen zur Römerzeit aber auch Vorteile für den Handel und die Informationsverbreitung. Dasselbe gilt für den Ausbau der Häfen, die oft mit einer Mole versehen wurden, um das Hafenbecken vom offenen Meer abzuschirmen, sowie für die Errichtung von Leuchttürmen. Das bekannteste dieser Bauwerke in der Antike entstand bereits zur hellenistischen Zeit auf der Insel Pharos vor der ägyptischen Stadt Alexandria. Der etwa 115 bis 160 Meter hohe Turm war Anfang des dritten Jahrhunderts v. Chr. errichtet worden und soll bis in das 14. Jahrhundert n. Chr. seine Funktion erfüllt haben. Ein weiterer berühmter Leuchtturm ist der Herkulesturm von A Coruña in der spanischen Region Galicien. Das Bauwerk entstand im zweiten Jahrhundert n. Chr. und ist heute der älteste, sich noch im Betrieb befindende Leuchtturm.

FRÜHE GROßBAUWERKE

Bauwerk

Bauzeit

Region / Land

Cheops-Pyramide

etwa 2620 bis 2580 v. Chr.

Ägypten

Palast von Knossos

ca. 1900 v. Chr.

Kreta, heute Griechenland

Mauern von Babylon

bis ca. 6. Jahrhundert v. Chr.

Babylon, heute Irak

Tempel der Artemis in Ephesos

6. Jahrhundert / 4. Jahrhundert v. Chr.

Kleinasien, heute Türkei

Leuchtturm von Alexandria

ca. 299 bis 279 v. Chr.

Ägypten

Das Mausoleum von Halikarnassos

ca. 368 bis 350 v. Chr.

Kleinasien, heute Türkei

Dieser nachgebildete Meilenstein erinnert noch heute an die römische Staatsstraße Via Claudia, die unter Kaiser Claudius in den Jahren 46/47 n. Chr. erbaut wurde und von Oberitalien über Augsburg an die Donau führte.

EXKURS

Marcus Vitruvius Pollio

Architekten genossen im Altertum ein hohes Ansehen. Ohne sie wären die heute noch beeindruckenden Bauten dieser Zeit nicht möglich gewesen. Anders als die Handwerker mussten die Architekten mehrere Kenntnisse und Qualifikationen in sich vereinigen. Der wahre Gegenstand der Architektur, so der Philosoph Aristoteles, seien nicht Ziegel, Mörtel oder Holz, wofür die Handwerker zuständig seien, sondern das Haus als Ganzes.

Ein Architekt der Antike, der bis in die Neuzeit eine große Bekanntheit genoss, war Marcus Vitruvius Pollio (circa 70 v. Chr. – circa 15 n. Chr.), auch kurz Vitruv oder Vitruvius genannt. Der Grund für seine Berühmtheit ist sein Werk über die Architektur „De architectura“, das er Kaiser Augustus widmete. Die älteste bekannte Kopie des in 10 Bücher gegliederten Werks stammt aus dem 9. Jahrhundert. Seitdem wurde es immer wieder abgeschrieben und nach der Erfindung des Buchdrucks als gedrucktes Buch herausgegeben.

Vitruvius hatte hohe Ansprüche an das Können eines Architekten. „Er soll gebildet sein, grafisch begabt sein, in Geometrie unterrichtet sein, viel über Geschichte wissen, aufmerksam den Philosophen gefolgt sein, die Musik verstehen, einige Kenntnisse in der Medizin haben, die Meinungen der Juristen kennen sowie mit der Astronomie und der Theorie der Himmel vertraut sein.“1 Vitruvius liefert auch eine Begründung für die Forderungen an Architekten: Die Bildung war nötig, um in Abhandlungen eine bleibende Erinnerung hinterlassen zu können. Die grafische Begabung und die Geometrie sollen ihm beim Anfertigen von Entwürfen und Gebäudeplänen nützlich sein. Kenntnisse in der Geschichte, der Medizin und der Akustik waren nötig, um die jeweiligen Anforderungen der Kultur und Tradition erfüllen zu können. Astronomisches Wissen war unter anderem beim Bau einer Sonnenuhr vonnöten.

Aus zahlreichen Steinen setzt sich diese Treppe im Apollo-Grannus-Tempel zusammen. Die Zwischenräume sind mit Mörtel gefüllt.

Vitruvius beschreibt in seinem Werk mehrere Vorrichtungen zum Heben schwerer Lasten. Diese Illustration einer frühen Hebevorrichtung stammt jedoch aus dem 16. Jahrhundert.

Im zweiten Buch behandelt Vitruvius die Baumaterialien, nämlich Ziegelsteine, Sand, der für Mörtel gebraucht wurde, und Kalk. Die folgenden Bücher behandeln den Bau von Tempeln, öffentlichen Gebäuden, Privatbauten, den Innenausbau privater Domizile, die Wasserversorgung sowie die Astronomie und den Uhrenbau. Im letzten Buch werden verschiedene Werkzeuge und Maschinen beschrieben, darunter Krane. Und schließlich behandelt Vitruvius auch noch verschiedene römische Kriegsmaschinen, wie zum Beispiel Katapulte. Ein wahrlich vielseitiger Baumeister.

1Vgl. Vitruvius. De architectura, Liber I, Caput Primum, 3

KRAFTQUELLEN: MENSCH, TIER UND NATUR

Lange Zeit lieferten Menschen und Tiere die Kraft, um Erde zu bewegen und Baumaterial zu transportieren. Dieses Bild stammt aus der Mitte des 19. Jahrhunderts, als noch Pferde und Karren für Transportaufgaben auf einer Baustelle im Central Park in New York eingesetzt wurden.

Der Bau von Gebäuden, der Transport von Material und Erde sowie der Straßenbau konnten aufwendige Unternehmungen sein. Die Arbeitskräfte dafür waren vor der Industriellen Revolution nicht nur Menschen, sondern auch Tiere, die sich die Menschen seit der Sesshaftwerdung zunutze machten. Der Einsatz von Arbeitstieren setzte jedoch weitere Hilfsmittel voraus, wie Wagen oder Göpel. Die Nutzung von Naturkräften, wie Wind und Wasser, begann bereits im Altertum in manchen Bereichen eine Rolle zu spielen. Im Bau blieb man jedoch noch lange auf die Körperkräfte zwei- und vierbeiniger Arbeiter angewiesen.

Mit tierischer Kraft

Die Menschen benutzten zwar schon in der Steinzeit Werkzeug, bearbeiteten Materialien und bewegten Lasten, die erforderliche Kraft dafür mussten sie aber selbst aufbringen, nämlich mit ihren Muskeln. Dies änderte sich mit der Sesshaftwerdung. In den Dörfern und Städten, die in den fruchtbaren Regionen entstanden, lebten nicht nur Menschen, sondern auch Tiere, die von den Siedlern domestiziert und für verschiedene Zwecke gezüchtet wurden. Die Vierbeiner dienten zwar vorwiegend als Nahrung, aber im Laufe der Zeit lernten die Menschen, ihre Mühen ein wenig zu verringern, indem sie die Arbeitskraft ihrer Tiere nutzten. Als bedeutendstes Zugtier gilt heute das Pferd. Nicht ohne Grund ist eines der wichtigsten Leistungsmaße die Pferdestärke. Aber im Vergleich zu anderen vierbeinigen Helfern musste es erst spät als Arbeitstier dienen.

Die frühesten Spuren, die eine Nutzung von Pferden belegen, konnten Archäologen in Zentralasien finden. Vor etwa 5500 Jahren wurden diese domestizierten Pferde geritten, gemolken und gegessen. Für schwere Zugarbeiten und für den Ackerbau wurden sie in der Frühzeit noch nicht verwendet. Der Grund dafür war das Fehlen eines geeigneten Geschirrs zum Einspannen. Allerdings konnte man sie für leichtere Zugaufgaben und im Krieg zum Ziehen von Streitwagen gebrauchen. Erst im Hochmittelalter setzte sich ein Kummet durch, das es den Pferden ermöglichte, mit den Schultern und der Brust zu ziehen. Nun waren sie auch von schweren Zugarbeiten nicht mehr ausgenommen.

Ägypten ist eines der Länder, in denen die Sesshaftwerdung zuerst stattfand. Auch die Verwendung von Kühen und Ochsen als Arbeitstiere, hier beim Pflügen, ist aus frühen Quellen bezeugt.

Viel früher als das Pferd – bereits in der Antike – musste der Ochse zum Ziehen von Wagen, Pflügen und anderen schweren Lasten herhalten. Pferde galten als stärker, ausdauernder, schneller und wurden weniger als die Ochsen durch Hitze oder Kälte beeinträchtigt. Sie wurden deshalb seit dem Aufkommen des Kummets für Arbeiten, die eine große Sorgfalt oder Geschwindigkeit verlangten, eingesetzt. Und natürlich waren sie aus der Bauwirtschaft nicht wegzudenken – bis die Dampfkraft und die Motoren ihre Aufgaben übernahmen.

Bevor Baumaschinen zur Verfügung standen, spielten Pferde und andere Arbeitstiere noch eine wichtige Rolle auf den Baustellen. Dieses Bild stammt von 1904 und zeigt zwei- und vierbeinige Arbeitskräfte beim Ausgraben eines Gebäudefundaments.

Der Esel war ein weiterer Helfer, der den Menschen die Arbeit erleichterte. Das für seine Duldsamkeit berühmte Tier ist auf der ganzen Welt verbreitet. In vielen Gebieten musste der Esel als Zug-, Last- und Reittier herhalten. Gemäß dem Landwirthschaftlichen Conversations-Lexicon von 1837 konnte ein Esel 25 bis 30 Jahre alt werden. Heute wird mit einer Lebenserwartung von bis zu 40 Jahren gerechnet. Nach dem Ableben eines Esels wurde dessen Haut oft zur Pergamentherstellung verwendet.

Rollender Transport

Die großen Blöcke, die für den Bau von Stadtmauern, Tempeln und Palästen Verwendung fanden, mussten auf Rollen und Steinen zum Bauplatz geschoben und gezogen werden. Die Beförderung nicht ganz so schwerer Baumaterialien erleichterte eine der entscheidendsten Erfindungen der Menschheitsgeschichte: das Rad. Die Einführung des Rades schätzt man auf etwa 3500 v. Chr., zur Bronzezeit.

Das Rad war sicherlich schon vorher bekannt, zum Beispiel als Töpferscheibe, aber die wirklich revolutionäre Erfindung bestand darin, einen Karren zu schaffen, indem man eine Plattform auf Holzscheiben laufen ließ. Um aber ein funktionierendes Fahrzeug zu bekommen, war eine Kombination aus Rädern und einer Achse nötig. Dazu mussten die Enden der Achse und die Löcher in den Rädern möglichst glatt sein, um die Reibung gering zu halten. Wer auch immer diese Erfindung machte, musste eine breite Auswahl an Holz und Metallwerkzeugen zur Verfügung gehabt haben. Die Einführung des Rades zu Transportzwecken konnte nicht vor der Bronzezeit stattgefunden haben. Es handelte sich offensichtlich um ein einmaliges oder zumindest seltenes Ereignis, denn auf dem amerikanischen Kontinent fand vor der Ankunft der Europäer der Sprung zum Wagenbau nie statt. Das Rad scheint den indigenen Völkern zwar bekannt gewesen zu sein, aber aus Mangel an geeigneten Zugtieren benutzte man es nicht für die Konstruktion von Karren. Trotzdem gelang es den Menschen in Süd- und Mittelamerika, große, die Jahrhunderte überdauernde Bauten zu errichten.

So stellte sich ein Illustrator Anfang des 20. Jahrhunderts den Bau des Tempels im mesopotamischen Uruk vor. Das Baumaterial musste mit großer Mühe und einem enormen Aufwand an Arbeitskräften transportiert werden.

Diese Illustration zeigt die Wanderung eines antiken Clans oder einer Großfamilie. Der Wagen wird von Ochsen gezogen und läuft auf Scheibenrädern, die aus zusammengefügten Brettern gemacht wurden.

Für den Transport schwerer Säulen von den Steinbrüchen zur Baustelle wären aber selbst große Karren nicht stabil genug gewesen. Man kam deswegen auf die Idee, an den Enden der Säulen Räder zu befestigen und sie an den Zielort zu rollen.

Ein weiterer Fortschritt war die Lenkbarkeit zweiachsiger Wagen. Die einachsigen Karren waren zwar wendig, aber sie waren nicht für den Transport schwerer Lasten geeignet, da das Gewicht nur auf einer Achse lag und der Karren bei der Fahrt vor- oder zurückkippen konnte. Vierrädrige Wagen mit zwei festen Achsen waren dagegen kaum lenkbar. Die Lösung war die Befestigung der vorderen Achse an einem Drehschemel, was ihr Beweglichkeit verlieh.

Trotzdem wurden in vielen Bereichen lange Zeit sowohl ein- als auch zweiachsige Fuhrwerke verwendet. Wagen mit hölzernen Rädern, die für die Arbeit mit Zugtieren vorgesehen waren, blieben bis in das 20. Jahrhundert im Gebrauch. Aber schon im 19. Jahrhundert zeichnete sich ein Umschwung ab. Vor allem mit dem Aufkommen maschineller Zugmaschinen waren bedeutend größere Geschwindigkeiten und Lasten möglich. Das Holz reichte als Material nicht mehr aus. Räder aus Eisen waren in dieser Zeit bereits von der Eisenbahn, den Lokomobilen und den Automobilen, aber auch in der Landwirtschaft von verschiedenen Maschinen bekannt. Die Luftbereifung tat schließlich ihr Übriges, um in Europa nach dem Zweiten Weltkrieg die letzten Wagen mit hölzernen Speichenrädern abzulösen.

KARREN AUF DER BAUSTELLE

Karren waren noch lange Zeit das hauptsächliche Mittel für den Erdtransport auf Baustellen. In einer Schrift, die etwa 1910 verfasst wurde, heißt es:

„Zu jener Zeit, also vor ungefähr 40 Jahren, verwendete man zur Bewegung von Erdmassen einrädrige Kippkarren von je 100 Liter Inhalt, die ein Mann schob, oder größere, zweirädrige Kippkarren von je ¼ cbm Inhalt für Pferdebetrieb.

Letztere Karren ließen sich zusammenkuppeln, so dass zwei oder noch mehr auf einmal fortgezogen werden konnten. Zur Verminderung der Reibung wurden hölzerne oder eiserne Karrdielen verlegt, auf denen sich die Gefährte fortbewegten.

Diese Art zu arbeiten bedeutete eine beträchtliche Kraftvergeudung. Zu jedem Kippkarrenzug gehörte außer dem Pferd ein Kutscher und mindestens noch ein Arbeiter zum Entleeren der Karren. Dabei fasste ein solcher Zug im ganzen nur 1 cbm oder wenig darüber.

Das Beladen der Pferdekarren war infolge der großen Wagenhöhe teuer und mühselig und das Kippen nicht minder umständlich; in den meisten Fällen wurden damals Materialmassen noch vor Kopf geschüttet; infolgedessen konnte immer nur ein Karren ausschütten, der wegzufahren war, ehe der nächste zum Kippen gebracht werden konnte.“1

Göpel und Tretmühlen

Um die Kraft von Menschen und Tieren auf Wagen oder Maschinen zu übertragen, entstanden im Laufe der Zeit verschiedene Hilfsmittel, wie Deichseln, Hebel oder Göpel. Bei einem Göpel handelte es sich um eine mechanische Vorrichtung, die meist im Kreis gedreht wurde und dabei über ein Zahnrad oder einen Riemen eine Maschine antrieb. Sogenannte Handgöpel wurden von Personen betätigt und dienten zum Antrieb von Geräten, die eine eher geringe Kraft verlangten. Es waren aber vor allem Pferde und andere Arbeitstiere, die den Göpel in Gang hielten. Die ersten Vorrichtungen dieser Art sind bereits aus dem Alten Ägypten bekannt und wurden zum Wasserschöpfen verwendet. Ab circa dem Jahr 1300 n. Chr. benutzte man sie auch im europäischen Bergbau, um das Wasser aus den immer tiefer vordringenden Schächten zu schöpfen. Als in der Industrie schon die Dampfkraft eingesetzt wurde, verwendete man in anderen Bereichen, wie der Landwirtschaft, immer noch Göpel.

Bei diesem Göpel laufen die Pferde im Kreis und treiben dabei über die Zahnräder, die sich unter dem Dach befinden, eine Riemenscheibe an.

Als Beispiel für den Einsatz von Göpeln kann die Aufrichtung des Obelisken auf dem Petersplatz in Rom im Jahr 1586 dienen. Die 23 Meter hohe und 327 Tonnen schwere Spitzsäule stellte für den Architekten Domenico Fontana eine technische Herausforderung dar. Der Obelisk musste an seinem vorhergehenden Standort niedergelegt und mehrere hundert Meter an seinen neuen Platz transportiert werden. Um dieses Vorhaben umzusetzen, mussten umfangreiche Berechnungen durchgeführt werden. Fontana wollte nicht nur die genau benötigte Kraft wissen, sondern auch noch eine Reserve zur Verfügung haben. Schließlich waren es 40 Göpel und 5 Hebel aus starken Balken, mit deren Hilfe der Gesteinsgigant bewegt wurde. An der Aufgabe, die nötige Kraft aufzubringen, waren 140 Pferde und 800 Menschen beteiligt.

Naturkräfte

Die meisten Arbeiten, wie Gräben ausheben, Getreide mahlen, Wasser schöpfen, den Boden bearbeiten, Mauern und Zäune errichten, mussten für den weitaus längsten Teil der Menschheitsgeschichte mit menschlicher oder tierischer Muskelkraft verrichtet werden. Eine natürliche Kraft wurde jedoch schon sehr früh genutzt, nämlich diejenige des Windes. Manche Forscher meinen, dass der Mensch bereits in der Altsteinzeit aus geflochtenen Zweigen Segel baute. Unbestritten ist jedoch der Umstand, dass vor circa 5000 Jahren in Ägypten auf dem Nil bereits mit Segeln ausgestattete Schiffe fuhren.

Vor etwa 3200 Jahren begannen im Nahen Osten Windräder auf vertikalen Achsen Bewässerungsanlagen anzutreiben. Windmühlen, wie man sie auch heute noch von den ägäischen Inseln kennt, sind etwa 1000 Jahre jünger als die orientalischen Anlagen, die Wasser auf die Felder schöpften. Im restlichen Europa sollte es jedoch noch länger dauern, bis die Windkraft eine größere Verbreitung fand. Im Mittelalter häuften sich schließlich die Berichte über Windmühlen, und zu Beginn der Neuzeit nutzte man die windgetriebenen Mühlen bereits nicht mehr nur zum Mahlen von Getreide, sondern auch für andere Zwecke, wie zum Wasserpumpen im Bergbau. Selbst als Schiffsantrieb fand die Windkraft Verwendung. Ab 1742 soll auf der Weser bei Bremen ein Radbaggerschiff mit Windmühlenantrieb zum Ausbaggern der Flussmündung im Einsatz gewesen sein.

Eine zweite Naturkraft, die schon früh vom Menschen genutzt wurde, kam vom fließenden Wasser. Berichte von Wasserrädern, mit denen man Mühlen betrieb, sind aus der griechischen und römischen Antike bekannt. Der im ersten Jahrhundert vor der christlichen Zeitrechnung lebende Dichter und Philosoph Lukrez (eigentlich Titus Lucretius Carus) sowie der griechische Geograf Strabon (circa 63 v. Chr. bis circa 24 n. Chr.) lieferten Berichte von der Nutzung der Wasserkraft zum Wasserschöpfen und als Antrieb einer Mühle.

In der Frühzeit der Industrialisierung siedelten sich Betriebe an Wasserläufen an, um über Wasserräder die Maschinen anzutreiben. Dieses Gemälde entstand 1795.

Eine ausführlichere Beschreibung von Wasserrädern ist im zehnten Band des Werks über die Architektur („De architectura“) des römischen Architekten Vitruvius enthalten. Er beschrieb Schöpfräder, an denen Kästen befestigt waren und die mit der Strömung des Flusses Wasser schöpften. Auf die gleiche Weise, so schrieb er, würden auch die Wassermühlen betrieben. Der Unterschied wäre, dass am Ende der Welle ein Zahnrad lief, in das ein anderes Zahnrad griff, das wiederum einen Mühlstein in Bewegung setzte.

Wind und Wasser blieben auch in den folgenden Jahrhunderten, als die Antike zu Ende ging und das Mittelalter hereinbrach, die einzigen Antriebskräfte, die sich der Mensch, abgesehen von tierischen und menschlichen Leistungen, zunutze machen konnte. Die Flüsse spielten deshalb bis in die Neuzeit eine entscheidende Rolle, und zwar nicht nur als Verkehrswege, sondern bis in die Frühzeit der Industrialisierung auch beim Antrieb von Maschinen. Der Wind hat in jüngster Zeit ein Comeback, nämlich zur Stromerzeugung. Obwohl die immer zahlreicher werdenden Windräder und Windparks nicht unumstritten sind, sollen sie in Zukunft eine wichtige Rolle im Bereich der Energieversorgung spielen.

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Mittelalterliche Bautechnik

Eine Art früher Baumaschinen ist aus dem Mittelalter belegt, nämlich die Mörtelmaschine. Der Mörtel war bei der Errichtung der großen Steinbauten als Bindemittel unerlässlich. Archäologen konnten im Bereich von Kirchenbauten im 9. und 10. Jahrhundert Großmörtelmaschinen nachweisen. Dabei handelte es sich um Wannen, die im Boden eingelassen waren und über ein Rührgestänge bedient wurden. Die Wannen hatten einen Durchmesser von 2 bis 4 Metern und konnten in einem Durchgang bis zu einem Kubikmeter Mörtel rühren. Die nötige Kraft für die Rührtätigkeit und den Transport der Zutaten sowie des fertigen Mörtels musste noch von Mensch und Tier aufgebracht werden. Nach der Jahrtausendwende sind diese Großmörtelmaschinen nicht mehr belegt.

Ein bedeutendes Hilfsmittel im Bau war die Schubkarre. Möglicherweise war dieses Transportmittel bereits im antiken Griechenland bekannt, allerdings sind die Belege dafür unsicher. Eine Zeichnung, die ungefähr aus dem Jahr 1250 stammt und die Gründung der nördlich von London gelegenen Abtei von St. Albans illustriert, zeigt dagegen die Verwendung der Schubkarre beim Bau. Das einrädrige Fahrzeug ermöglichte eine Steigerung der Transportleistung auf der Baustelle.

Für die vertikale Beförderung von Material, das heißt, um Lasten nach oben zu heben, kamen dagegen Seilwinden oder Krane zum Einsatz. Wo dies nicht praktikabel war, schnallte man sich ein Tragegestell auf den Rücken und trug das Material – oft schwere Steine – nach oben.

Lastkrane gab es im Mittelalter nicht nur auf dem Bau, sondern auch zum Be- und Entladen von Schiffen. Zum Einsatz kamen dabei neben zweisäuligen Portalkranen auch sogenannte Galgenkrane, die aus einer Kransäule und einem oben aufliegenden Ausleger bestanden.

Diese mittelalterliche Darstellung des Turmbaus von Babel zeigt die Hilfsmittel, die im 13. Jahrhundert beim Bau benutzt wurden. Die Lasten wurden mit Seilwinden nach oben gezogen oder getragen. Im Vordergrund sind Steinmetze mit ihrer Arbeit beschäftigt. Im Hintergrund sieht man, wie Mörtel zubereitet wird.

Diese Darstellung des Maurerhandwerks stammt von einer Spielkarte von 1702. Die Arbeiter mussten zu dieser Zeit noch mit sehr einfachem Werkzeug auskommen.

Zum Handwerkszeug eines typischen mittelalterlichen Maurers gehörten eine Kelle, ein Hammer, ein Mörtelmischhaken, ein Lot und eine Waage. Zum Werkzeug der Steinmetze zählten unter anderem das Steinbeil (auch Fläche genannt), das Spitzeisen (Spitze, Spitzmeißel), die Spitzfläche, der Hammer und der Winkel.

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Ziegelsteine

Auf Ziegel als Baumaterial stößt man bereits im Alten Testament in der Geschichte vom Turmbau zu Babel. Die Menschen, so heißt es dort, wollten einen Turm bauen, dessen Spitze zum Himmel reicht. Sie brannten sich Ziegel, die ihnen als Bausteine dienten, und nutzten den Asphalt als Mörtel. Ebenfalls im Alten Testament, im Buch Exodus, werden die Israeliten in Ägypten dazu gezwungen, aus Lehm und gehäckseltem Stroh Ziegel zu fertigen, um damit für den Pharao Vorratsstädte zu bauen. Bei diesen Ziegeln handelte es sich um Bausteine, denen Pflanzenfasern oder auch andere Stoffe beigegeben wurden. Die Beimischung sollte das Gewicht gering halten, die Zugfestigkeit der Steine verbessern und eine Rissbildung einschränken. Allerdings wurden diese Bausteine nicht gebrannt, sondern getrocknet.

Der römische Architekt Vitruvius behandelt in einem kurzen Kapitel im zweiten Buch seines Werks über die Architektur ebenfalls die Anfertigung von Ziegeln. Dieses Baumaterial, so meinte er, sollte nicht aus sandigem oder kiesigem Ton oder aus feinem Kies bestehen, da sie zum einen schwer seien und zum anderen vom Regen ausgewaschen und dadurch brüchig würden. Das Stroh könne sie dann nicht mehr zusammenhalten. Sie sollten stattdessen aus weißem, kreidehaltigem oder rotem Ton bestehen. Die Steine sollten im Frühjahr oder im Herbst gemacht werden, sodass sie gleichmäßig trocknen könnten. Nach Vitruvius waren die Bausteine am besten, wenn sie zwei Jahre vor ihrer Verwendung hergestellt würden, da sie in kürzerer Zeit nicht richtig trocknen könnten.

Diese Bibelillustration von 1450 zeigt die Fertigung von Ziegeln. Die Art der Herstellung entspricht dem Mittelalter. Im Hintergrund sieht man den Ofen, in dem die Ziegel gebrannt werden.